【原创】xenomai内核解析--双核系统调用(三)--如何为xenomai添加一个系统调用

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• 一、添加系统调用
• 二、Cobalt库添加接口
• 三、应用使用

一、添加系统调用

下面给xenomai添加一个系统调用get_timer_hits()，用于获取应用程序运行CPU的定时器中断产生的次数，类似于VxWorks里的tickGet()。需要说明一下VxWorks是采用周期tick的方式来驱动系统运作，tickGet()获取的也就是tick定时器中断的次数，但xenomai使用的tickless，即定时器不是周期产生tick的。所以get_timer_hits()用于获取定时器中断次数，get_timer_hits()没有具体用途，这里主要用来举例怎么为xenomai添加一个实时系统调用。

在前两篇文中说到，xenomai每个系统的系统系统调用号在cobaltuapisyscall.h中：

#define sc_cobalt_bind				0
#define sc_cobalt_thread_create			1
#define sc_cobalt_thread_getpid			2
	......
#define sc_cobalt_extend			96   

在此添加sc_cobalt_get_timer_hits的系统,为了避免与xenomai系统调用冲突（xenomai官方添加的系统调用号从小到大），那我们就从最后一个系统调用添加，即127号系统调用，如下。

#define sc_cobalt_bind				0
#define sc_cobalt_thread_create			1
#define sc_cobalt_thread_getpid			2
	......
#define sc_cobalt_extend			96
#define sc_cobalt_ftrace_puts                   97
#define sc_cobalt_recvmmsg                      98
#define sc_cobalt_sendmmsg                      99
#define sc_cobalt_clock_adjtime                 100
#define sc_cobalt_thread_setschedprio           101

        
#define sc_cobalt_get_timer_hits			127
#define __NR_COBALT_SYSCALLS                    128 /* Power of 2 */

先确定一下我们这个函数的API形式，由于是一个非标准的形式，这里表示如下：

int get_timer_hits(unsigned long *u_tick);

参数为保存hits的变量地址；

返回值：成功0；出错 <0;

系统调用的头文件，然后添加一个系统调用的声明,觉得它和clock相关，那就放在kernelxenomaiposixclock.h中吧。

#include <linux/ipipe_tickdev.h>

COBALT_SYSCALL_DECL(get_timer_hits,
		   (unsigned long __user *u_tick));

然后是该函数的内核实现，放在/kernelxenomaiposixclock.c，如下：

COBALT_SYSCALL(get_timer_hits, primary,
	       (unsigned long __user *u_tick))
{
	struct xnthread *thread;
	unsigned long tick;
	int cpu;
	int ret = 0;
	unsigned int irq;
	
	thread = xnthread_current();
	if (thread == NULL)
		return -EPERM;
	
	/*得到当前任务CPU号*/
	cpu = xnsched_cpu(thread->sched);
	
	irq = per_cpu(ipipe_percpu.hrtimer_irq, cpu);	
	/*读取该CPU中断计数*/
	tick = __ipipe_cpudata_irq_hits(&xnsched_realtime_domain, cpu,
								irq);
	if (cobalt_copy_to_user(u_tick, &tick, sizeof(tick)))
		return -EFAULT;

	return ret;
}

需要注意的是该系统调用的权限，这里使用primary,表示只有cobalt上下文（实时线程）才能调用。

修改完成后重新编译内核并安装。

二、Cobalt库添加接口

在前两篇文中说到，xenomai系统调用由libcobalt发起，所以修改应用库来添加该函数接口，添加声明includecobalt ime.h：

COBALT_DECL(int, get_timer_hits(unsigned long tick));

xenomai3.x.xlibcobaltclock.c添加该接口定义：

COBALT_IMPL(int, get_timer_hits, (unsigned long * tick))
{
        int ret;

        ret = -XENOMAI_SYSCALL1(sc_cobalt_get_tick,
                                tick);

        return ret;
}

重新编译并安装xenomai库，详见本博客其他文章。

三、应用使用

由于我们添加get_timer_hits()系统调用时,指定了系统调用的权限为primary，这里创建一个实时任务,使用宏__RT()指定链接到libcobalt库。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sched.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <alchemy/task.h>
#include <alchemy/timer.h>
#include <alchemy/sem.h>
#include <boilerplate/trace.h>
#include <xenomai/init.h>

#define PRIO 50

void test(void *cookie)
{
	unsigned long tick;
	int ret;
	ret  = __RT(get_timer_hits(&tick));
	if (ret){
		fprintf(stderr,
			"%s: failed to get_tick,%s
",
			__func__,strerror(-ret));
		return ret;
	}	
    fprintf(stdout,"timer_hits:%ld
",tick);
    /*....*/
	return 0;
}

int main(int argc, char *const *argv)
{
    struct sigaction sa __attribute__((unused));
	int sig, cpu = 0;
	char sem_name[16];
	sigset_t mask;
	RT_TASK task;
    int ret;
    
    sigemptyset(&mask);
	sigaddset(&mask, SIGINT);
	sigaddset(&mask, SIGTERM);
	sigaddset(&mask, SIGHUP);
	sigaddset(&mask, SIGALRM);
	pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL);
	setlinebuf(stdout);
    
	ret = rt_task_spawn(&task, "test_task", 0, PRIO, 
						T_JOINABLE, test, NULL);
	if (ret){
		fprintf(stderr,
			"%s: failed to create task,%s
",
			__func__,strerror(-ret));
		return ret;
	}
    
    __STD(sigwait(&mask, &sig));
    rt_task_join(&task);
    rt_task_delete(&task);
    
    return 0;
}

编译Makefile：

XENO_CONFIG := /usr/xenomai/bin/xeno-config

PROJPATH = .

CFLAGS := $(shell $(XENO_CONFIG)   --posix --alchemy --cflags)
LDFLAGS := $(shell $(XENO_CONFIG)  --posix --alchemy --ldflags)
INCFLAGS= -I$(PROJPATH)/include/


EXECUTABLE := get-timer-hits

src = $(wildcard ./*.c)
obj = $(patsubst %.c, %.o, $(src))

all: $(EXECUTABLE)

$(EXECUTABLE): $(obj)
        $(CC) -g -o $@ $^  $(INCFLAGS) $(CFLAGS) $(LDFLAGS)

%.o:%.c
        $(CC) -g -o $@ -c $<  $(INCFLAGS) $(CFLAGS) $(LDFLAGS)

.PHONY: clean
clean:
        rm -f $(EXECUTABLE) $(obj)

运行结果:

$./get-timer-hits
timer_hits:3

可以看到，虽然系统已经启动十几分钟了，但一直没有运行xenomai应用，xenomai tick相关中断才产生了3次，这就是tickless，后面会出xenomai调度及时间子系统相关文章，敬请关注。