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编程问答

MSP432P401R TI Drivers 库函数学习笔记（二）认识TI-RTOS (TI-POSIX)

發布時間：2023/12/9 编程问答 32 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 MSP432P401R TI Drivers 库函数学习笔记（二）认识TI-RTOS (TI-POSIX) 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

簡介
- TI-RTOS
- FreeRTOS
- POSIX
- 運行時對象查看器 (Runtime Object Viewer)
TI-POSIX 介紹
- 在源代碼中使用 POSIX
- TI-POSIX支持的函數摘要
- - 線程函數調用的前后關系
  - - 線程管理
    - 線程屬性
    - 線程同步
    - 障礙屬性
    - 條件變量
    - 條件變量屬性
    - 互斥鎖
    - 互斥屬性
    - 讀寫鎖定
    - 讀寫鎖屬性
  - 輔助函數調用的前后關系
  - - 時鐘
    - 消息隊列
    - 信號量
    - 睡眠
    - 計時器
注意事項
- 線程默認堆棧大小和線程默認優先級
- 線程調度策略
- FreeRTOS上的TI-POSIX
- 二進制信號量

平臺：Code Composer Studio 10.4.0
MSP432P401R SimpleLink? 微控制器 LaunchPad? 開發套件
(MSP-EXP432P401R)

本文內容機翻自
SimpleLink? MCU SDKs: RTOS and POSIX 和 TI-POSIX User’s Guide

簡介

???????SimpleLinkTM 微控制器(MCU)平臺的軟件開發工具包(sdk)具有通用組件和特定于設備的中間件，加快了上市時間，并提供了有線和無線設備的 SimpleLink 整個 MCU 組合的統一開發經驗。關于 SimpleLink SDK 的框圖，請參閱下圖。在本文中，我將更深入地探討 SimpleLink SDK 中包含的組件如何使您能夠使用實時操作系統(RTOS)創建確定的、高效的、可伸縮的應用程序。

TI-RTOS

???????TI-RTOS SimpleLink SDK 集成了 TI-RTOS，一個功能齊全的實時操作系統。所有 TI SimpleLink sdk 都預先安裝了 TI-rtos 內核，并且與 Portable Operating System Interface (POSIX)兼容。TI-RTOS 是一個您可以信任的健壯解決方案，已經部署在各種 TI 嵌入式解決方案的數千個應用程序中。內核是開放源碼的(開源 BSD [ BSD ]許可證) ，與 TI 的硅組合同步開發，以實現非常低的延遲，高效的代碼占用。TI-RTOS 幫助您優化您的應用程序的功耗，性能和代碼大小，以滿足您的獨特需求。具體地說，TI-RTOS 的電源管理功能使您能夠以最小的努力和直觀的應用程序編程接口(api)為應用程序實現積極的功耗節省。
???????TI-RTOS 內核的中心是調度程序，它確保最高優先級的線程正在運行。這提供了確定性和快速的運算。TI-RTOS 支持四種不同類型的線程: 硬件中斷(Hwis)、軟件中斷(Swis)、任務和空閑，如下面的圖2所示。TI-RTOS 提供了幾種線程通信機制，如信號量、郵箱、隊列、門和事件。此外，TI-RTOS 包括系統級的計時服務和內存管理器，以確保您的應用程序盡可能高效和精簡。

FreeRTOS

???????開發 SimpleLink SDK 是模塊化的，允許您在 ti-RTOS 之外使用可選的 RTOS 內核。除了 TI-RTOS，MSP432? 和 Wi-Fi ? CC3220軟件開發包(sdk)還包括使用流行的 FreeRTOS 的能力。SimpleLink sdk 的模塊性使您可以輕松插入首選的操作系統/內核，從而獲得最大的靈活性。

POSIX

???????POSIX The SimpleLink SDK 還提供了與 POSIX 兼容的 api。POSIX 是一個電氣和電子工程師協會(IEEE)的操作系統兼容性 API 行業標準。POSIX 層抽象了應用程序使用的 RTOS 內核功能。在典型的應用程序中，POSIX 層只需要少于2KB 的代碼，因此可以重用示例和用戶應用程序，并將其移植到不同的內核。使用這個層是可選的，但是這意味著你可以使用任何你目前熟悉的或者將來想要移動到的操作系統。POSIX 兼容性還允許 TI 第三方合作伙伴與 SimpleLink SDK 設備進行接口，以增加對其內核的支持，從而為包括 FreeRTOS 在內的任何操作系統的設計提供完全自由。

運行時對象查看器 (Runtime Object Viewer)

???????運行時對象查看器為了幫助您優化啟用 rtos 的應用程序，TI 提供了強大的工具來幫助您調試和監視代碼。具體來說，Runtime Object Viewer (ROV2)提供了一個強大的可視化和檢測界面，可以幫助您監視線程狀態、堆使用情況和中央處理器(CPU)負載。下面的圖3顯示了一些可用的儀表板，以幫助您進行調試。盡管 ROV2可以為您支持 RTOS 的應用程序提供有用的洞察力，但 ROV2工具具有足夠的靈活性，可以在應用程序中顯示與任何庫、 RTOS 或其他相關的高級信息。

TI-POSIX 介紹

在源代碼中使用 POSIX

在源代碼中使用 Open Group Specification 定義的文件名包含 POSIX 頭文件。例如，使用以下命令創建一個 POSIX 線程:

#include <pthread.h>void *start_fxn(void *arg); pthread_t thread; int arg = 1;pthread_create(&thread, NULL, start_fxn, (void *)&arg);

在 SYS/BIOS 的以前版本中，POSIX 頭文件使用包限定的路徑名包含在內。這已經不再受支持了。不要使用下列包括語句:

#include <ti/sysbios/posix/pthread.h> INCORRECT #include <ti/sysbios/posix/sys/types.h> INCORRECT

使用以下包括語句:

#include <pthread.h> #include <sys/types.h>

TI-POSIX支持的函數摘要

在實時操作系統前后關系中，有三種前后關系:
main
在main()函數中，在調用RTOS調度器之前
task
在本地RTOS線程中(即不是從pthread中)
interrupt
在中斷服務程序中

線程函數調用的前后關系

線程管理

函數名用途maintask

pthread_cancel	向線程發送取消請求	No	Yes
pthread_cleanup_pop	彈出線程取消清理處理程序	No	Yes
pthread_cleanup_push	推取消線程清理處理程序	No	No
pthread_create	創建一個新線程	Yes	Yes
pthread_detach	分離一個線程	No	Yes
pthread_equal	比較線程 id	Yes	Yes
pthread_exit	終止調用線程	No	No
pthread_getconcurrency	不支持
pthread_getcpuclockid	不支持
pthread_getschedparam	用于獲取 pthread 的優先級	No	Yes
pthread_getspecific	獲取調用線程的線程特定數據	No	No
pthread_join	用終止線程連接	No	Yes
pthread_key_create	創建特定于線程的數據鍵	No	No
pthread_key_delete	刪除線程特定的數據鍵	No	No
pthread_once	運行一次初始化例程	No	Yes
pthread_self	獲取調用線程的 ID	No	No
pthread_setcancelstate	設置取消能力狀態和類型	No	No
pthread_setcanceltype	不支持。只支持異步取消
pthread_setconcurrency	不支持
pthread_setschedparam	用于設置線程的優先級	No	No
pthread_setschedprio	不支持。使用 pthread_setschedparam 來設置優先級
pthread_setspecific	設置調用線程的線程特定數據	No	No
pthread_testcancel	不支持

線程屬性

函數名用途maintask

pthread_attr_destroy	銷毀線程屬性對象	Yes	Yes
pthread_attr_getdetachstate	獲取屬性對象中的分離狀態	Yes	Yes
pthread_attr_getguardsize	獲取屬性對象中的保護大小	Yes	Yes
pthread_attr_getinheritsched	不支持的內核調度策略是固定的
pthread_attr_getschedparam	獲取屬性對象中的調度參數	Yes	Yes
pthread_attr_getschedpolicy	不支持的內核調度策略是固定的
pthread_attr_getscope	不支持的內核沒有進程的概念
pthread_attr_getstack	獲取堆棧大小和地址屬性	Yes	Yes
pthread_attr_getstacksize	獲取屬性對象中的堆棧大小	Yes	Yes
pthread_attr_init	初始化線程屬性	Yes	Yes
pthread_attr_setdetachstate	在屬性對象中設置分離狀態	Yes	Yes
pthread_attr_setguardsize	在屬性對象中設置保護大小	Yes	Yes
pthread_attr_setinheritsched	不支持的內核調度策略是固定的
pthread_attr_setschedparam	在屬性對象中設置調度參數	Yes	Yes
pthread_attr_setschedpolicy	不支持的內核調度策略是固定的
pthread_attr_setscope	不支持的內核沒有進程的概念
pthread_attr_setstack	設置堆棧大小和地址	Yes	Yes
pthread_attr_setstacksize	設置堆棧大小	Yes	Yes

線程同步

函數名用途maintask

pthread_barrier_destroy	摧毀一個障礙物	Yes	Yes
pthread_barrier_init	初始化一個障礙物體	Yes	Yes
pthread_barrier_wait	在屏障處同步	No	Yes

障礙屬性

函數名用途maintask

pthread_barrierattr_destroy	破壞 barrier 屬性對象	Yes	Yes
pthread_barrierattr_getpshared	不支持的內核沒有進程的概念
pthread_barrierattr_init	初始化 barrier 屬性對象	Yes	Yes
pthread_barrierattr_setpshared	不支持的內核沒有進程的概念

條件變量

函數名用途maintask

pthread_cond_broadcast	取消阻止條件變量上阻塞的所有線程	No	Yes
pthread_cond_destroy	為條件變量分配的可用資源	Yes	Yes
pthread_cond_init	分配和初始化條件變量	Yes	Yes
pthread_cond_signal	取消阻止等待條件變量的線程	No	Yes
pthread_cond_timedwait	使用超時等待條件變量	No	Yes
pthread_cond_wait	等待條件變量	No	Yes

條件變量屬性

函數名用途maintask

pthread_condattr_destroy	銷毀條件變量屬性對象	Yes	Yes
pthread_condattr_getclock	不支持
pthread_condattr_getpshared	不支持
pthread_condattr_init	初始化條件變量屬性對象	Yes	Yes
pthread_condattr_setclock	不支持
pthread_condattr_setpshared	不支持

互斥鎖

函數名用途maintask

pthread_mutex_destroy	為互斥對象分配的自由資源	Yes	Yes
pthread_mutex_getprioceiling	獲取互斥鎖的優先級上限	Yes	Yes
pthread_mutex_init	分配和初始化互斥對象	Yes	Yes
pthread_mutex_lock	鎖定互斥鎖	No	No
pthread_mutex_setprioceiling	設置互斥鎖的優先級上限	No	Yes
pthread_mutex_timedlock	等待帶超時的互斥對象	No	No
pthread_mutex_trylock	鎖定一個互斥鎖，如果它是可用的，不阻塞返回	No	No
pthread_mutex_unlock	解鎖調用線程擁有的互斥對象	No	No

互斥屬性

函數名用途maintask

pthread_mutexattr_destroy	銷毀互斥屬性對象	Yes	Yes
pthread_mutexattr_getprioceiling	獲取互斥鎖屬性對象的優先級上限	Yes	Yes
pthread_mutexattr_getprotocol	獲取互斥鎖屬性對象的協議	Yes	Yes
pthread_mutexattr_getpshared	不支持
pthread_mutexattr_gettype	獲取互斥類型屬性	Yes	Yes
pthread_mutexattr_init	初始化互斥屬性對象	Yes	Yes
pthread_mutexattr_setprioceiling	設置互斥對象的優先級上限	Yes	Yes
pthread_mutexattr_setprotocol	設置互斥鎖屬性對象的協議	Yes	Yes
pthread_mutexattr_setpshared	不支持
pthread_mutexattr_settype	設置互斥類型屬性	Yes	Yes

讀寫鎖定

函數名用途maintask

pthread_rwlock_destroy	銷毀一個讀寫鎖對象	Yes	Yes
pthread_rwlock_init	初始化一個讀寫鎖對象	Yes	Yes
pthread_rwlock_rdlock	鎖定讀寫鎖對象進行讀取	No	No
pthread_rwlock_timedrdlock	鎖定一個讀寫鎖對象，用于超時讀取	No	No
pthread_rwlock_timedwrlock	使用超時鎖定寫入的讀寫鎖定	No	No
pthread_rwlock_tryrdlock	嘗試讀寫鎖以進行讀取(非阻塞)	No	No
pthread_rwlock_trywrlock	嘗試使用讀寫鎖進行寫入(非阻塞)	No	No
pthread_rwlock_unlock	解鎖一個讀寫鎖對象	No	No
pthread_rwlock_wrlock	鎖定一個讀寫鎖對象進行寫入	No	No

讀寫鎖屬性

函數名用途maintask

pthread_rwlockattr_destroy	銷毀讀寫鎖屬性對象	Yes	Yes
pthread_rwlockattr_getpshared	不支持
pthread_rwlockattr_init	初始化讀寫鎖屬性對象	Yes	Yes
pthread_rwlockattr_setpshared	不支持

輔助函數調用的前后關系

時鐘

函數名用途maintask

clock_gettime	獲取當前時間	Yes	Yes
clock_nanosleep	高分辨率睡眠，可指定時鐘	No	Yes
clock_settime	為CLOCK REALTIME時鐘設置當前時間	Yes	Yes

消息隊列

函數名用途maintask

mq_close	關閉消息隊列	Yes	Yes
mq_getattr	獲取消息隊列屬性	Yes	Yes
mq_open	打開一個消息隊列	Yes	Yes
mq_receive	從消息隊列接收消息	No	Yes
mq_send	向消息隊列發送消息	No	Yes
mq_setattr	設置消息隊列屬性	Yes	Yes
mq_timedreceive	接收來自消息隊列的消息，帶有超時	No	Yes
mq_timedsend	使用超時向消息隊列發送消息	No	Yes
mq_unlink	刪除消息隊列	Yes	Yes

信號量

函數名用途maintask

sem_destroy	銷毀一個信號量	Yes	Yes
sem_getvalue	獲取信號量計數	Yes	Yes
sem_init	初始化信號量	Yes	Yes
sem_post	解鎖一個信號量(即增加信號量計數)	Yes	Yes
sem_timedwait	帶超時鎖定信號量	No	Yes
sem_trywait	嘗試鎖定信號量(非阻塞)	No	Yes
sem_wait	鎖定信號量	No	Yes

睡眠

函數名用途maintask

nanosleep

高分辨率睡眠

Yes

計時器

函數名用途maintask

timer_create	創建一個計時器	Yes	Yes
timer_delete	刪除計時器	Yes	Yes
timer_gettime	獲取計時器到期之前的時間	Yes	Yes
timer_settime	設置計時器下一次到期的時間	Yes	Yes

注意事項

線程默認堆棧大小和線程默認優先級

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr)

pthread_attr_init()使用默認值初始化所指向的對象，其中包括堆棧大小和線程優先級。pthread_attr_t、attr
在 TI-RTOS 上，默認堆棧大小在配置腳本中定義。

var Task = xdc.useModule('ti.sysbios.knl.Task'); Task.defaultStackSize = 0x800;

在 FreeRTOS 上，使用 FreeRTOS.config.h 和 portmacro.h 頭文件中定義的值計算默認堆棧大小如下。

configPOSIX_STACK_SIZE * sizeof(portSTACK_TYPE)

注意，這是一個自定義符號，定義在SDK中的FreeRTOSConfig.h頭文件中。h頭文件是在FreeRTOS發行版中附帶的。configPOSIX_STACK_SIZE
優先級設置為1，這是Idle任務之外允許的最低優先級，Idle任務的優先級為0。

線程調度策略

int pthread_getschedparam(pthread_t pthread, int *policy, struct sched_param *param) int pthread_setschedparam(pthread_t pthread, int policy, const struct sched_param *param)

RTOS 內核使用了一個基于優先級的調度程序

FreeRTOS上的TI-POSIX

我們已經盡最大努力在TI-RTOS和FreeRTOS之間提供同樣的支持。然而，這里也有一些例外。
沒有辦法將堆棧傳遞給xTaskCreate()。

pthread_attr_setstack() // - not supported on FreeRTOS

互斥鎖的優先級繼承由 FreeRTOS 處理。如果優先級較高的任務試圖獲取互斥鎖，則擁有互斥的任務的優先級會暫時提高。因此，FreeRTOS 不支持互斥協議。

pthread_mutexattr_getprotocol() //- not supported for FreeRTOS pthread_mutexattr_setprotocol() //- not supported for FreeRTOS pthread_mutexattr_getprioceiling() //- not supported for FreeRTOS pthread_mutexattr_setprioceiling() //- not supported for FreeRTOS

只有CLOCK_REALTIME被clock_settime()支持
timer_settime() 這是一個阻塞調用，與 TI-RTOS 不同
任務清理由 FreeRTOS 中的 Idle 任務完成。如果 pthreads 被刪除，請確保 Idle 任務有機會運行到已刪除線程的空閑分配內存中。

二進制信號量

． POSIX不支持二進制信號量。也就是說，一個信號量可以被傳遞多次，但計數不能大于1。下一個等待將計數減少到0
幸運的是，使用互斥量和條件變量很容易構建二進制信號量。下面是一個偽代碼示例。

struct binary_semaphore {pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t cvar;int v; };void mysem_post(struct binary_semaphore *p) {pthread_mutex_lock(&p->mutex);p->v = 1;pthread_cond_signal(&p->cvar);pthread_mutex_unlock(&p->mutex); }void mysem_pend(struct binar_semaphore *p) {pthread_mutex_lock(&p->mutex);while (!p->v) {pthread_cond_wait(&p->cvar, &p->mutex);}p->v = 0;pthread_mutex_unlock(&p->mutex); }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MSP432P401R TI Drivers 库函数学习笔记（二）认识TI-RTOS (TI-POSIX)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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TI-RTOS

FreeRTOS

POSIX

運行時對象查看器 (Runtime Object Viewer)

TI-POSIX 介紹

在源代碼中使用 POSIX

TI-POSIX支持的函數摘要

線程函數調用的前后關系

線程管理

線程屬性

線程同步

障礙屬性

條件變量

條件變量屬性

互斥鎖

互斥屬性

讀寫鎖定

讀寫鎖屬性

輔助函數調用的前后關系

時鐘

消息隊列

信號量

睡眠

計時器

注意事項

線程默認堆棧大小和線程默認優先級

線程調度策略

FreeRTOS上的TI-POSIX

二進制信號量

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