HarmonyOS内核（Lite-mOS）开发——任务管理

任务管理简介
基本概念
1、从系统的角度看任务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用或等待CPU、使用内存空间等系统资源并独
立于其它任务运行。
2、LiteOS的任务模块可以给用户提供多个任务实现了任务之间的切换和通信帮助用户管理业务程序流程。这样用户
可以将更多的精力投入到业务功能的实现中。
3、LiteOS中的任务是抢占式调度机制高优先级的任务可打断低优先级任务低优先级任务必须在高优先级任务阻塞或
结束后才能得到调度同时支持时间片轮转调度方式。
4、LiteOS的任务默认有32个优先级(0-31)最高优先级为0最低优先级为31。
5.但cmsis_os2的优先级刚好相反,0为最低优先级
任务状态
任务状态通常分为以下四种
就绪Ready该任务在就绪列表中只等待CPU。
运行Running该任务正在执行。
阻塞Blocked该任务不在就绪列表中。包含任务被挂起、任务被延时、任务正在等待信号量、读写队列或者等待读
写事件等。
退出态Dead该任务运行结束等待系统回收资源。
任务相关概念
任务ID在任务创建时通过参数返回给用户作为任务的一个非常重要的标识。
任务优先级优先级表示任务执行的优先顺序。
任务入口函数每个新任务得到调度后将执行的函数。
任务控制块TCB每一个任务都含有一个任务控制块(TCB)。TCB包含了任务上下文栈指针stack pointer、任务状态、
任务优先级、任务ID、任务名、任务栈大小等信息。TCB可以反映出每个任务运行情况。
任务栈每一个任务都拥有一个独立的栈空间我们称为任务栈。
任务上下文任务在运行过程中使用到的一些资源如寄存器等我们称为任务上下文。LiteOS在任务挂起的时候会将本
任务的任务上下文信息保存在自己的任务栈里面以便任务恢复后从栈空间中恢复挂起时的上下文信息从而继续执
行被挂起时被打断的代码。
任务切换任务切换包含获取就绪列表中最高优先级任务、切出任务上下文保存、切入任务上下文恢复等动作。
任务状态迁移说明
就绪态→运行态任务创建后进入就绪态发生任务切换时就绪列表中最高优先级的任务被执行从而进入运行态但此刻该任务依旧在就绪列表中。
运行态→阻塞态任务运行因挂起、读信号量等待等在就绪列表中被删除进入阻塞。
阻塞态→就绪态阻塞态→运行态阻塞的任务被恢复后任务恢复、延时时间超时、读信号量超时或读到信号量等此时被恢复的任务会被加入就绪列表从而由阻塞态变成就绪态此时如果被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先级则会发生任务切换将该任务由就绪态变成运行态。
就绪态→阻塞态任务也有可能在就绪态时被阻塞挂起。
运行态→就绪态有更高优先级任务创建或者恢复后发生任务切换而进入就绪列表。
运行态→退出态任务运行结束内核自动将此任务删除此时由运行态变为退出态。
阻塞态→退出态阻塞的任务调用删除接口任务状态由阻塞态变为退出态。
 

实现任务管理
cmsis_os2的API任务接口简介
创建任务osThreadId_t    osThreadNew(osThreadFunc_t func,void * argument,const osThreadAttr_t * attr)
删除某个任务osStatus_t    osThreadTerminate(osThreadId_t thread_id);
任务挂起osStatus_t   osThreadSuspend(osThreadId_t thread_id)
任务恢复osStatus_t   osThreadResume (osThreadId_t thread_id)

更多API在Main Pagehttps://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/index.html

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"

/*****任务一*****/
void thread1(void)
{
    int sum = 0;
    while (1)
    {
        printf("This is BearPi Harmony Thread1----%d\r\n", sum++);
        usleep(1000000);//us延时
    }
}

/*****任务二*****/
void thread2(void)
{
    int sum = 0;
    while (1)
    {
        printf("This is BearPi Harmony Thread2----%d\r\n", sum++);
        usleep(500000);
    }
}

/*****任务创建*****/
static void Thread_example(void)
{
    osThreadAttr_t attr;

    attr.name = "thread1";        //任务函数名称
    attr.attr_bits = 0U;          //属性位设置函数osStatus_t osThreadJoin (osThreadId_t thread_id);能否被使用【0不可以1可以】
    attr.cb_mem = NULL;           //控制块的指针
    attr.cb_size = 0U;            //控制块内存大小
    attr.stack_mem = NULL;        //任务栈指针
    attr.stack_size = 1024 * 4;   //任务栈内存大小8字节对齐
    attr.priority = 25;           //任务的优先级0~31,任务优先级一样的时候先创建的任务先运行

    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)thread1, NULL, &attr) == NULL)
    {
        printf("Falied to create thread1!\n");
    }

    attr.name = "thread2";

    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)thread2, NULL, &attr) == NULL)
    {
        printf("Falied to create thread2!\n");
    }
}

APP_FEATURE_INIT(Thread_example);

 补充内容在内存管理中经常使用字节对齐来管理分配的内存
1、原理

2字节对齐要求地址位为2, 4, 6, 8…,地址的二进制最后一位为02的1次方。
4字节对齐要求地址位为481216…地址的二进制最后两位为02的2次方。
8字节对齐要求地址位为8162432…地址的最后三位为02的3次方。

“8字节对齐”的对象存储在8的倍数的存储器地址处
16字节对齐要求地址位为16324864…地址的最后四位为02的4次方。

 扩展实验代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"

osThreadId_t threadHiID;
osThreadId_t threadlowID;
void threadHi(void)
{
    printf("enter threadHi\r\n");
    osDelay(1); //ms
    printf("threadHi delay done!\r\n");   //在低优先级任务下会打断打印10次的过程
    osThreadSuspend(threadHiID);        //挂起函数
    printf("threadHi RESUME SUCCESS!\r\n");
    osThreadTerminate(threadHiID);//删除
    // int sum=0;
    // while (1)
    // {
    //     /* code */
    //     printf("This is BearPi-HM_Nano Thread1----%d\r\n",sum++);
    //     usleep(1000000);//us
    // }
}

void threadlow(void)
{
    int i;
    for (i = 0;i < 10;i++)
    {
        /* code */
        printf("enter threadlow\r\n");
    }
    printf("threadHi suspend success\r\n");
    osThreadResume(threadHiID);//恢复
    osThreadTerminate(threadlowID);//删除
    // int sum=0;
    // while (1)
    // {
    //     /* code */
    //     printf("This is BearPi-HM_Nano Thread2----%d\r\n",sum++);
    //     usleep(500000);
    // }    
}

static void Thread_example(void)
{
    osThreadAttr_t attr;

    attr.name = "threadHi";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = 1024*4;
    attr.priority = 25;
    threadHiID = osThreadNew((osThreadFunc_t)threadHi, NULL, &attr);    //ID来自创建任务的时候获取的。

    if ( threadHiID == NULL) {
        printf("Falied to create thread1!\n");
    }

    attr.name = "threadlow";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = 1024*4;
    attr.priority = 24;
    threadlowID = osThreadNew((osThreadFunc_t)threadlow, NULL, &attr);
    if (threadlowID == NULL) { 
        printf("Falied to create thread2!\n");
    }
}

// APP_FEATURE_INIT(Thread_example);
SYS_RUN(Thread_example);