FreeRTOS: परिचय

नमस्ते पोस्ट की एक छोटी श्रृंखला में मैं माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए सबसे लोकप्रिय और विकासशील RTOS में से एक के साथ काम करने की संभावनाओं और दृष्टिकोणों का वर्णन करने की कोशिश करूंगा - फ्रीआरटीओएस। मैं मल्टीटास्किंग के सिद्धांत के साथ पाठक के मूल परिचित को मानता हूं, जिसे Habré या अन्य जगहों पर पड़ोसी पोस्ट में से एक के बारे में पढ़ा जा सकता है।
अन्य भागों के लिए लिंक:
FreeRTOS: इंटरप्रोसेस संचार।
FreeRTOS: म्यूटेक्स और महत्वपूर्ण खंड।

यह सब क्यों? या FreeRTOS के रचनाकारों से मल्टी-टास्किंग सिस्टम के लिए एक परिचय।

परंपरागत रूप से, मल्टीटास्किंग के 2 संस्करण हैं:

• नरम वास्तविक समय
• कठिन वास्तविक समय

सॉफ्ट कंप्यूटर हमारे कंप्यूटर को आपके साथ शामिल करते हैं यानी उपयोगकर्ता को यह देखना चाहिए कि, उदाहरण के लिए, प्रतीक के साथ बटन पर क्लिक करके, वह दर्ज किए गए प्रतीक को देखता है, लेकिन यदि उसने बटन दबाया और कुछ समय बाद प्रतिक्रिया नहीं देखी, तो OS "कार्य का जवाब नहीं" पर विचार करेगा (विंडोज के साथ सादृश्य द्वारा) "कार्यक्रम नहीं करता है" उत्तर "), लेकिन OS प्रयोग करने योग्य रहता है। इस प्रकार, सॉफ्ट-टाइम आरटीओएस केवल अनुमानित प्रतिक्रिया समय निर्धारित करता है, और यदि यह समाप्त हो जाता है, तो ओएस जवाब नहीं के रूप में कार्य को वर्गीकृत करता है।

एक कठिन प्रकार के आरटीओएस के लिए, वे एम्बेडेड उपकरणों में आरटीओएस शामिल करते हैं। कुछ मायनों में, वे आरटीओएस पर डेस्टॉप्स (एक प्रोसेसर पर बहु-थ्रेडेड निष्पादन) के समान हैं, लेकिन उनका मुख्य अंतर भी है - प्रत्येक कार्य को आवंटित समय की मात्रा में पूरा किया जाना चाहिए , इस स्थिति को पूरा करने में विफलता सभी प्रणालियों के पतन की ओर ले जाती है।

लेकिन क्यों?

यदि आपके पास सेंसर के एक सेट के बीच डेटा विनिमय को सिंक्रनाइज़ करने के लिए गैर-तुच्छ तर्क के साथ एक उपकरण है, अगर आपको वास्तव में प्रतिक्रिया समय की गारंटी देने की आवश्यकता है, और अंत में अगर आपको लगता है कि सिस्टम बढ़ सकता है, लेकिन पता नहीं कितना है, तो आरटीओएस आपकी पसंद है।

आरटीओएस का उपयोग न करें, आरटीओएस लागू करने के लिए। आरटीओएस को बहुत अधिक तुच्छ कार्यों में उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है (1 सेंसर से डेटा प्राप्त करें, और इसे आगे भेजें, 1% प्रेस करने की प्रक्रिया करें, आदि) इससे अनावश्यक अतिरेक होगा, जिसके परिणामस्वरूप कोड और समस्या का समाधान दोनों होगा।

कार्यों (या कार्यों, प्रक्रियाओं) के साथ काम करें।

आगे के विचार स्पष्ट करने के लिए सबसे पहले, मैं कुछ परिभाषाएँ दूंगा:

" रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) को टाइम-क्रिटिकल रियल-टाइम सिस्टम के संसाधनों को इंटरफ़ेस प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसी प्रणालियों में मुख्य कार्य डेटा प्रोसेसिंग की समयबद्धता है।"
" FreeRTOS एम्बेडेड सिस्टम के लिए एक मल्टी-टास्किंग रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) है। इसे कई माइक्रोप्रोसेसर आर्किटेक्चर में पोर्ट किया गया है।
लाइसेंस के संबंध में andrewsh habrayuzer से: यह अनुमति देता है कि OS के लिंक होने के बावजूद FreeRTOS का उपयोग करने वाले एप्लिकेशन के टेक्स्ट को प्रकाशित न करें। RTOS के स्रोत कोड को हमेशा लागू किया जाना चाहिए, और इसमें किए गए परिवर्तन भी लागू होने चाहिए। "

FreeRTOS को C में थोड़ी मात्रा में कोडांतरक कोड (संदर्भ स्विचिंग लॉजिक) के साथ लिखा गया है और इसके कोर को केवल 3 C फाइलों द्वारा दर्शाया गया है। आप आधिकारिक वेबसाइट पर समर्थित प्लेटफार्मों के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।

चलो व्यापार के लिए नीचे उतरो।
निम्नलिखित प्रोटोटाइप के साथ कोई भी कार्य C फ़ंक्शन है:

void vTask( void *pvParametres ); 

प्रत्येक कार्य अनिवार्य रूप से एक मिनी उपप्रोग्राम है जिसका अपना प्रवेश बिंदु होता है, और एक अनंत लूप के अंदर निष्पादित होता है और आमतौर पर इसे बाहर नहीं निकलना चाहिए, और इसका अपना स्टैक भी होना चाहिए। एक कार्य परिभाषा का उपयोग कई कार्यों को बनाने के लिए किया जा सकता है जिन्हें स्वतंत्र रूप से निष्पादित किया जाएगा और उनका अपना स्टैक भी होगा।

कार्य के शरीर में स्पष्ट वापसी नहीं होनी चाहिए ; निर्माण, और यदि कार्य की आवश्यकता नहीं है, तो इसे फ़ंक्शन API कॉल करके हटाया जा सकता है। निम्नलिखित सूची एक विशिष्ट कार्य कंकाल दिखाती है:

 void vTask( void *pvParametres) { /*       ,   .        someVar.   ,      . */ int someVar; //     -     ,      . for( ;; ) { //   } //            ,        ,   . //  vTaskDelete      ,   . //       NULL,   vTaskDelete( NULL ); } 

कार्य बनाने के लिए, और इसे अनुसूचक में जोड़ने के लिए, एक विशेष API फ़ंक्शन का उपयोग निम्न प्रोटोटाइप के साथ किया जाता है:

 portBASE_TYPE xTaskCreate( pdTASK_CODE pvTaskCode, const signed portCHAR * const pcName, unsigned portSHORT usStackDepth, void *pvParameters, unsigned portBASE_TYPE uxPriority, xTaskHandle *pxCreatedTask ); 

pvTaskCode - चूंकि कार्य केवल एक C फ़ंक्शन है, इसलिए इसका मान पहला पैरामीटर है।

PCName कार्य का नाम है। वास्तव में, यह कहीं भी उपयोग नहीं किया जाता है, और केवल तब उपयोगी होता है जब आईडीई के लिए उपयुक्त प्लग-इन के साथ डिबगिंग होता है।

usStackDepth - चूंकि प्रत्येक कार्य अपने स्वयं के स्टैक के साथ एक मिनी रूटीन है, इसलिए यह पैरामीटर इसकी गहराई के लिए जिम्मेदार है। RTOS डाउनलोड करते समय और अपने प्लेटफ़ॉर्म के लिए सिस्टम को तैनात करते समय, आपको फ़ाइल FreeRTOSConfig.h मिलती है जिसे आप OS के व्यवहार को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। इस फ़ाइल ने निरंतर मान configMINIMAL_STACK_SIZE भी घोषित किया, जिसे आवश्यक होने पर संबंधित कारक के साथ usStackDepth के रूप में पारित किया जाना चाहिए।

pvParameters - जब बनाया जाता है, प्रत्येक कार्य कुछ मापदंडों, मूल्यों, या कुछ और ले सकता है जो कार्य के शरीर के अंदर ही आवश्यक हो सकता है। एन्कैप्सुलेशन के दृष्टिकोण से, यह दृष्टिकोण सबसे सुरक्षित है, और यह गुजरने योग्य है, उदाहरण के लिए, कुछ संरचना, या NULL यदि आपको pvParameters के रूप में कुछ भी पारित करने की आवश्यकता नहीं है।

uxPriority - प्रत्येक कार्य की अपनी प्राथमिकता है, 0 (न्यूनतम) से ( configMAX_PRIORITIES - 1)। चूंकि, वास्तव में, इस मूल्य के लिए कोई ऊपरी सीमा नहीं है, इसलिए इसे कम से कम मूल्यों के रूप में उपयोग करने की सिफारिश की जाती है ताकि इस तर्क के लिए अतिरिक्त रैम की खपत न हो।

pxCreatedTask - बनाए गए कार्य को संभालना। कार्य बनाते समय, भविष्य के कार्य के हैंडल के लिए एक पॉइंटर पास करना वैकल्पिक रूप से संभव है, कार्य के बाद के नियंत्रण के लिए। उदाहरण के लिए, किसी विशिष्ट कार्य को निकालने के लिए।

यह कार्य सफल काम के निर्माण के मामले में, या गलत तरीके से , अगर स्टैक का आकार बहुत बड़ा निर्दिष्ट किया गया था, यानी, iCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY , तो यह रिटर्न देता है। कार्य ढेर, और कार्य को संग्रहीत करने के लिए पर्याप्त ढेर नहीं।

निम्नलिखित सूची में, मैंने एक तैयार कार्यक्रम का एक छोटा उदाहरण दिया, जिसमें 2 कार्य किए गए हैं, जिनमें से प्रत्येक एक एलईडी फ्लैश करता है:

 void vGreenBlinkTask( void *pvParametrs ) { for( ;; ) { P8OUT ^= BIT7; //    700 FreeRTOS .      FreeRTOSConfig.h     1. vTaskDelay( 700 ); } } void vRedBlinkTask( void *pvParametrs ) { for( ;; ) { P8OUT ^= BIT6; //    1000 FreeRTOS .      FreeRTOSConfig.h     1. vTaskDelay( 1000 ); } } void main(void) { //  .      . vInitSystem(); //  .      ,      ! xTaskCreate( &vGreenBlinkTask, (signed char *)"GreenBlink", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL ); xTaskCreate( &vRedBlinkTask, (signed char *)"RedBlink", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL ); //   .   . vTaskStartScheduler(); //      ,      . //       . for( ;; ) { } } 

अगली पोस्ट में मैं कार्यों के बीच बातचीत के बारे में लिखने की योजना बना रहा हूं, और इंटरप्ट के साथ काम कर रहा हूं।