RTOSについての真実。 記事＃14。 メモリのセクション：紹介と基本サービス

メモリのセクションは、以前の記事（＃6）のいずれかで以前に言及されており、C malloc（）言語の標準機能と比較されました。 パーティションは、パーティションプール（メモリプール）から取得したメモリの領域です。 メモリの共有は、メ​​モリを確実かつ決定的に割り当て、解放するための柔軟な方法を提供します。

シリーズの以前の記事：
記事＃13。 タスクデータ構造とサポートされていないAPI呼び出し
記事＃12。 タスクを操作するためのサービス
記事＃11。 タスク：APIの構成と紹介
記事＃10。 スケジューラ：高度な機能とコンテキストの保存
記事＃9。 スケジューラ：実装
記事＃8。 Nucleus SE：内部設計と展開
記事＃7。 Nucleus SE：はじめに
記事＃6。 その他のRTOSサービス
記事5。 タスクの相互作用と同期
記事4。 タスク、コンテキストの切り替え、および割り込み
記事＃3。 タスクと計画
記事＃2。 RTOS：構造とリアルタイム
記事＃1。 RTOS：はじめに。

セクションを使用する

Nucleus SEでは、作成時にパーティションプールが設定されます。 1つのアプリケーションに最大16個のパーティションプールを含めることができます。 それらが構成されていない場合、これらのプールに関連するデータ構造とサービス呼び出しはアプリケーションに含まれません。

パーティションプールは、一定サイズの一定数のブロックに分割されたメモリ領域です。 開発者は、各プールのパーティションのサイズと数を完全に制御します。 タスクは、メモリの割り当てられたセクションを要求し、ストレージ領域へのポインタを受け取ることができ、割り当てられたセクションの外部にデータを書き込むべきではありません。 API関数にポインターを渡すと、どのタスクでもセクションを解放できます。 空きパーティションがないときにパーティションを割り当てる要求は、選択したAPI呼び出しパラメーターとNucleus SEの構成によっては、エラーまたは要求の一時停止につながる可能性があります。

メモリパーティションのセットアップ

パーティションプールの数

ほとんどのNucleus SEオブジェクトと同様に、パーティションプールの構成は、主にnuse_config.hの #defineディレクティブを使用して行われます。 メインパラメーターはNUSE_PARTITION_POOL_NUMBERで 、これはアプリケーションで定義されているパーティションプールの数を決定します。 デフォルト値は0です（つまり、パーティションプールは使用されません）。開発者は0〜16の任意の値を設定できます。その他の値は、 nuse_config_check.h （ nuse_config.cに含まれます）で検証中に検出されたコンパイルエラーにつながります。 、したがって、このモジュールでコンパイルします）、 ＃errorディレクティブのコンパイルにつながります。

ゼロ以外の値を選択することは、パーティションプールをアクティブにする優先的な方法です。 これにより、データ構造の定義と適切なサイズの割り当てが行われます。 ROMのデータ構造は、各パーティションプールを記述する適切な値で初期化する必要があります。 データ構造の詳細については、次の記事で説明します。 この選択により、API設定もアクティブになります。

API呼び出しをアクティブにする

Nucleus SEの各API関数（ユーティリティ呼び出し）は、 nuse_config.hの #defineディレクティブによってアクティブにされます 。 パーティションプールの場合、次のものが含まれます。

NUSE_PARTITION_ALLOCATE
NUSE_PARTITION_DEALLOCATE
NUSE_PARTITION_POOL_INFORMATION
NUSE_PARTITION_POOL_COUNT

デフォルトでは、これらはすべてFALSEに設定されているため、各サービス呼び出しが無効になり、実装コードが含まれなくなります。 アプリケーションでパーティションプールを構成するには、必要なAPI呼び出しを選択し、対応するディレクティブをTRUEに設定する必要があります。

以下は、デフォルトのnuse_config.hファイルからの抜粋です。



Partition Pools API関数がアクティブになっているが、プールが構成されていない場合、コンパイルエラーが発生します（常に有効になっているNUSE_Partition_Pool_Count（）を除く）。 アクティブ化されていないAPI呼び出しをコードで使用すると、アプリケーションに実装コードが含まれていなかったため、レイアウトエラーが発生します。

パーティションプールユーティリティの呼び出し

Nucleus RTOSは、パーティションプールに関連する7つのユーティリティコールをサポートし、次の機能を提供します。

機能説明	Nucleus RTOS	Nucleus SE
セクション選択	NU_Allocate_Partition（）	NUSE_Partition_Allocate（）
セクションリリース	NU_Deallocate_Partition（）	NUSE_Partition_Deallocate（）
情報提供 特定のパーティションプールについて	NU_Partition_Pool_Information（）	NUSE_Partition_Pool_Information（）
（現在）設定されている数量の値を返します アプリケーションプール	NU_Established_Partition_Pools（）	NUSE_Partition_Pool_Count（）
新しいパーティションプールをアプリケーションに追加（作成）する	NU_Create_Partition_Pool（）	実装されていません。
アプリケーションからパーティションプールを変更（削除）する	NU_Delete_Partition_Pool（）	実装されていません。
アプリケーションに現在存在するすべてのパーティションプールへのポインターを返す	NU_Partition_Pool_Pointers（）	実装されていません。

各呼び出しの実装について詳しく説明します。

Nucleus RTOSもNucleus SEにも再起動機能がないことに注意してください。 これは意図的に行われます。 非常に多くの場合、1つのタスクがセクションを割り当て、別のタスクにポインターを渡します（後で解放される場合があります）。 パーティションプールをリロードすると、すべてのパーティションが未使用としてマークされますが、パーティションを使用できるすべてのタスクを監視および通知するメカニズムはありません。

パーティションおよび無料サービス

パーティションプールの基本的な操作は、プール内のパーティションの割り当て（つまり、パーティションを使用済みとしてマークし、そのアドレスを返す）と、パーティションを解放する（つまり、パーティションが未使用としてマークされる）です。 Nucleus RTOSおよびNucleus SEは、これらの操作に対して2つの基本的なAPI呼び出しを提供します。これらについては以下で説明します。

セクション選択

パーティションを割り当てるNucleus RTOS APIコールは非常に柔軟性があり、開発者は、すべてのパーティションが既に分散されているプールからパーティションを割り当てようとした場合など、操作をすぐに完了できない場合に、無期限またはタイムアウトなしでタスクを一時停止できます。 Nucleus SEは同じサービスを提供し、その中のタスクの一時停止のみがオプションであり、タイムアウトは実装されていません。

Nucleus RTOS APIのパーティションへの呼び出し

プロトタイプを呼び出す：

STATUS NU_Allocate_Partition（NU_PARTITION_POOL *プール、無効** return_pointer、未署名の一時停止）;

戻り値：

NU_SUCCESS-呼び出しは正常に完了しました。
NU_NO_PARTITION-利用可能なセクションはありません。
NU_INVALID_POOL-無効なパーティションプールポインター。
NU_INVALID_POINTER-返されたデータにNULLポインターを渡しました（ NULL ）。
NU_INVALID_SUSPEND-タスクに関連付けられていないスレッドからタスクを中断しようとしました。
NU_TIMEOUT-指定された待機期間の中断の後でも、使用可能なパーティションはありません。
NU_POOL_DELETED-タスクが中断されたときにパーティションプールが削除されました。

パーティションを強調表示するNucleus SE API呼び出し

このAPIコールは、Nucleus RTOS APIのコア機能をサポートしています。

プロトタイプを呼び出す：

STATUS NUSE_Partition_Allocate（NUSE_PARTITION_POOLプール、ADDR * return_pointer、U8サスペンド）;

パラメータ：

pool-使用されているパーティションプールのインデックス（ID）。
return_pointer-選択したセクションのアドレスを取得するADDR型の変数へのポインター。
suspend-タスクを一時停止するためのパラメーター;値はNUSE_NO_SUSPENDまたはNUSE_SUSPENDを取ることができます。

戻り値：

NUSE_SUCCESS-呼び出しは正常に完了しました。
NUSE_NO_PARTITION-利用可能なセクションはありません。
NUSE_INVALID_POOL-無効なパーティションプールインデックス。
NUSE_INVALID_POINTER-返されたデータにNULLポインターを渡しました（ NULL ）。
NUSE_INVALID_SUSPEND —タスクに関連付けられていないスレッドから、またはロックAPIが無効にされたときに、タスクを中断しようとしました。

Nucleus SEでのパーティション割り当ての実装

API関数コードNUSE_Partition_Allocateは、ブロックのAPI呼び出し（タスクの中断）がアクティブになっているかどうかに応じて、パラメーターを確認した後、条件付きコンパイルによって選択されます。 以下では、これら2つのオプションを個別に検討します。

ブロッキング呼び出しが無効になっている場合、API呼び出しは非常に簡単です。



最初に、空きパーティションの可用性がチェックされます。 そのようなパーティションがない場合、エラーが返されます（ NUSE_NO_PARTITION ）。 次に、セクションの列挙があり、その間に最初のバイトのゼロ値がチェックされます（セクションが使用されていないことを示します）。 このようなパーティションが見つかると、パーティションプールのインデックスを含む「使用済み」フラグが割り当てられ（以下の「パーティションを解放する」を参照）、次のバイト（実データ領域の先頭）へのポインタが返されます。 パーティションプールのデータ構造に関する説明は、データ構造セクションの次の記事で説明します。

ロックが有効になっている場合、このAPI呼び出しのコードはもう少し複雑になります。



コードはdo ... whileループで囲まれています。このループは、pauseパラメーターがNUSE_SUSPENDである限り実行を続けます。

使用可能なパーティションがなく、pauseパラメータがNUSE_NO_SUSPENDの場合、API呼び出しは停止し、 NUSE_NO_PARTITIONを返します。 pauseパラメーターがNUSE_SUSPENDに設定されている場合、タスクは一時停止します。 戻るとき（たとえば、タスクが再開するとき）、 NUSE_SUCCESSの戻り値は、メモリセクションが解放され、コードがループの先頭に戻るため、タスクが再開されたことを示します。 パーティションプールをリロードするためのAPI関数はないため、他の理由でタスクを再開することはできませんが、他の種類のオブジェクトをブロックする安定性のため、 NUSE_Task_Blocking_Return []チェックプロセスは保存されます。

セクションリリース

Nucleus RTOSおよびNucleus SEのセクションのリリースにより、再び利用可能になりました。 リリース前は、このセクションがタスクによって使用されているかどうかはチェックされません。アプリケーションプログラマがこれを担当します。 セクションを解放するには、データ領域へのポインタのみが必要です。

Nucleus RTOS APIコールによる空きパーティション

プロトタイプを呼び出す：

STATUS NU_Deallocate_Partition（VOID * partition）;

パラメータ：

partition-解放されるパーティションのデータ領域（ NU_Allocate_Partition（）関数によって返される）へのポインタ。

戻り値：

NU_SUCCESS-呼び出しは正常に完了しました。
NU_INVALID_POINTER-セクションポインターがNULLであるか、使用されている有効なセクションを示していません。

Nucleus SE APIの無料セクションの呼び出し

このAPIコールは、Nucleus RTOS APIのコア機能をサポートしています。

プロトタイプを呼び出す：

STATUS NUSE_Partition_Deallocate（ADDRパーティション）;

パラメータ：

partition-解放されるパーティションのデータ領域（ NUSE_Partition_Allocate（）関数によって返される）へのポインタ

戻り値：

NUSE_SUCCESS-呼び出しは正常に完了しました。
NUSE_INVALID_POINTER-セクションポインターがnull（ NULL ）であるか、使用されている有効なセクションを示していない

実装

ブロッキングおよびノンブロッキングAPI関数を使用して実装する代わりに、 NUSE_Partition_Deallocate（）関数には、タスクのロック解除を行う条件付きでコンパイルされたセクションが含まれています。 このコードは、セクションの解放を実装します。



最初に、セクションインデックスがステータスバイトから取得されます。 次に、パーティションの状態が「未使用」に変わり、使用済みパーティションのカウンターが減少し、関数は操作が正常に完了したことを報告します。

ロックがアクティブになっている場合、次のコードを使用して、使用可能なパーティションプールを待機しているタスクを再開します。



このプールでパーティションを割り当てるときにタスクがブロックされた場合、最初のテーブルが再開されます。

次の記事では、メモリパーティションに関連する追加のAPI呼び出しと、関連するデータ構造に焦点を当てます。

著者について： Colin Wallsは電子業界で30年以上働いており、ほとんどの時間をファームウェアに費やしています。 現在、Mentor Embedded（Mentor Graphicsの一部門）のファームウェアエンジニアです。 Colin Wallsは、カンファレンスやセミナー、多くの技術記事の著者、ファームウェアに関する2冊の本でよく話します。 英国に住んでいます。