RTA-OS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的Task對象

?系列概述

OSEK是由歐洲自動(dòng)化協(xié)會(huì)對汽車電氣制定的開放式系統(tǒng)，全程為OSEK/VDX。RTA-OS是基于OSEK OS的符合AUTOSAR規(guī)范的OS，是一種靜態(tài)可配置、搶占式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，用于高性能、資源受限的應(yīng)用程序。AUTOSAR OS主要包含Task, ISRs, Events, Resources, Application, Counter, Alarms, Schedule Table等OS對象。后續(xù)將對如上提到的八個(gè)對象進(jìn)行分別介紹。本篇介紹的內(nèi)容為Task，下面進(jìn)入正題。

1.Task概述

任務(wù)調(diào)度分為靜態(tài)調(diào)度及動(dòng)態(tài)調(diào)度，二者區(qū)別為，靜態(tài)調(diào)度是在調(diào)度前就已經(jīng)配置好，而動(dòng)態(tài)調(diào)度是根據(jù)負(fù)載率自動(dòng)去調(diào)度的。在OSEK的OS系統(tǒng)中，Task是主要部分，RTOS里是靜態(tài)調(diào)度。對于多任務(wù)并發(fā)行為，與其為每個(gè)任務(wù)使用單獨(dú)的處理器，一個(gè)更經(jīng)濟(jì)可行的方法是在單個(gè)處理器上一次只運(yùn)行一個(gè)任務(wù)，不同任務(wù)之間進(jìn)行切換。

2. 基本概念

2.1 調(diào)度RTAOS提供了一種根據(jù)提前固定好的不同優(yōu)先級的任務(wù)間切換執(zhí)行的調(diào)度方式。優(yōu)先級排序的原則一般為：執(zhí)行時(shí)間越短，執(zhí)行頻率越快的優(yōu)先級越高。

但無論選擇如何分配優(yōu)先級，任務(wù)執(zhí)行的順序都由調(diào)度策略決定。調(diào)度策略確定任務(wù)實(shí)際運(yùn)行的時(shí)間。

AUTOSAR OS支持兩種調(diào)度策略：

2.1.1 搶占式調(diào)度

當(dāng)一個(gè)Task正在運(yùn)行，另一個(gè)更高優(yōu)先級的任務(wù)準(zhǔn)備運(yùn)行，此時(shí)高優(yōu)先級的任務(wù)會(huì)搶占執(zhí)行，這也被稱為任務(wù)切換，高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行完畢后，原來的task繼續(xù)執(zhí)行。

對于所有任務(wù)都需要在運(yùn)行時(shí)滿足其最后期限的系統(tǒng)，搶占式調(diào)度是最有效的調(diào)度策略，它將保證任務(wù)激活(準(zhǔn)備運(yùn)行)和終止之間的最短時(shí)間。此時(shí)間稱為任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。搶占式的系統(tǒng)需要考慮對共享數(shù)據(jù)的搶占效應(yīng)，并可能需要引入并發(fā)控制機(jī)制。

2.1.2 非搶占式調(diào)度

與搶占式調(diào)度不同的是，如果高優(yōu)先級任務(wù)準(zhǔn)備就緒，那么它將保持準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)，直到運(yùn)行任務(wù)終止—它不會(huì)搶占。這意味著開始運(yùn)行的非搶占式任務(wù)將始終運(yùn)行到完成，然后終止。

2.1.3 協(xié)作式調(diào)度

實(shí)際上，AUTOSAR OS提供了對第三種稱為協(xié)作調(diào)度的調(diào)度的支持，因?yàn)樗试S非搶占式任務(wù)告訴OS何時(shí)可以搶占。我們之所以說AUTOSAR OS支持兩種策略，是因?yàn)橹挥袃煞N配置—第三種配置必須自己構(gòu)建。

操作系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備運(yùn)行的最高優(yōu)先級任務(wù)。如果更高優(yōu)先級的任務(wù)準(zhǔn)備就緒，那么它將保持就緒，直到以下任一情況：1) 正在運(yùn)行的任務(wù)終止(就像非搶占式調(diào)度一樣);2) 或者正在運(yùn)行的任務(wù)發(fā)出Schedule()API調(diào)用，告訴操作系統(tǒng)它可以被搶占。當(dāng)發(fā)出Schedule()調(diào)用時(shí)，優(yōu)先級較高的任務(wù)會(huì)搶占正在運(yùn)行的任務(wù)，任務(wù)切換被稱為已發(fā)生oc(就像搶占式調(diào)度一樣)。當(dāng)高優(yōu)先級任務(wù)完成后，搶占任務(wù)將恢復(fù)。通過精心設(shè)計(jì)，合作模式提供的系統(tǒng)雖然不如完全搶占式系統(tǒng)響應(yīng)快，但不會(huì)出現(xiàn)非搶占式調(diào)度缺乏響應(yīng)的情況。

2.2 基礎(chǔ)任務(wù)與擴(kuò)展任務(wù)

當(dāng)前項(xiàng)目中配置的除SecOC外的Task都是配置的BASIC

2.2.1 基礎(chǔ)任務(wù)

狀態(tài)：Running，Ready，Suspended。

基本任務(wù)開始、執(zhí)行和終止(這通常稱為單次任務(wù)模型)。只有當(dāng)基本任務(wù)終止或被更高優(yōu)先級的任務(wù)搶占時(shí)，它才會(huì)釋放處理器。這種行為使它們非常適合嵌入式控制功能?；救蝿?wù)快速有效。

2.2.2 擴(kuò)展任務(wù)

擴(kuò)展任務(wù)啟動(dòng)、執(zhí)行、等待事件(Wait event)和(可選)終止。擴(kuò)展任務(wù)在執(zhí)行期間自動(dòng)掛起自身任務(wù)的能力為任務(wù)提供了一種具有同步點(diǎn)的方法。此功能使擴(kuò)展任務(wù)比基本任務(wù)更適合于需要中間執(zhí)行同步(例如，等待用戶交互)的功能。

擴(kuò)展任務(wù)時(shí)間響應(yīng)較快，但會(huì)一直占用Ram資源，相當(dāng)于以空間換時(shí)間。

2.2.3 Task State

Ready、Running 、(Waiting) 、Suspended

所有任務(wù)默認(rèn)的狀態(tài)都是Suspended狀態(tài)，在被激活后才變成Ready狀態(tài)，當(dāng)該任務(wù)為系統(tǒng)中的最高優(yōu)先級任務(wù)時(shí)即轉(zhuǎn)為Running狀態(tài)，并開始執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)任務(wù)可能被更高優(yōu)先級的任務(wù)搶占，重新變成Ready狀態(tài)。

任務(wù)通過終止返回到掛起(Suspended)狀態(tài)。一項(xiàng)任務(wù)可以在以后再次準(zhǔn)備好，整個(gè)過程可以重復(fù)。

但是，擴(kuò)展任務(wù)也可以進(jìn)入Waiting狀態(tài)。當(dāng)擴(kuò)展任務(wù)通過等待事件自動(dòng)掛起時(shí)，它將從Running狀態(tài)移動(dòng)到Waiting狀態(tài)。

當(dāng)擴(kuò)展任務(wù)進(jìn)入Waiting狀態(tài)時(shí)，操作系統(tǒng)將分派準(zhǔn)備運(yùn)行的最高優(yōu)先級任務(wù)。設(shè)置事件后，任務(wù)將從Waiting狀態(tài)移動(dòng)到Ready狀態(tài)。請注意，擴(kuò)展任務(wù)返回到Ready狀態(tài)，而不是Running狀態(tài)。這是因?yàn)?，在擴(kuò)展任務(wù)處于Waiting狀態(tài)期間，其他一些更高優(yōu)先級的任務(wù)可能已被激活，然后被調(diào)度。

Event只是用于為系統(tǒng)事件提供指示器的操作系統(tǒng)對象。事件示例包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好使用或正在讀取傳感器值。

激活Task的方式有：調(diào)用ActivateTask() API，或Alarm到期或調(diào)度表。

2.2.4 任務(wù)優(yōu)先級

AUTOSAR-OS運(yùn)行任務(wù)可以享有同一優(yōu)先級，同一優(yōu)先級的任務(wù)以先進(jìn)先出FIFO(First In First Out)的原則從Ready狀態(tài)Release。

使用時(shí)需避免使用Share Priorities，實(shí)時(shí)性差，無法進(jìn)行調(diào)度可行性分析。

2.2.5 隊(duì)列任務(wù)激活

在大多數(shù)情況下，僅需任務(wù)處于掛起狀態(tài)時(shí)激活它。事實(shí)上，AUTOSAR OS將處于就緒、運(yùn)行或等待狀態(tài)的任務(wù)激活視為錯(cuò)誤情況。

但是，在某些情況下，可能需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須多次激活同一任務(wù)，但連續(xù)激活之間最短的時(shí)間可能小于運(yùn)行該任務(wù)所需的時(shí)間。例如，用戶可能正在任務(wù)中解包CAN總線幀，并且需要處理網(wǎng)絡(luò)上幀的瞬時(shí)突發(fā)。這意味著用戶需要在運(yùn)行時(shí)對任務(wù)激活進(jìn)行排隊(duì)。

AUTOSAR OS允許對基本任務(wù)的激活進(jìn)行排隊(duì)，以幫助構(gòu)建此類應(yīng)用程序。與AUTOSAR OS中的其他功能一樣，任務(wù)隊(duì)列的大小是靜態(tài)配置的。必須指定任務(wù)可以掛起的最大激活次數(shù)。如果超過激活的最大次數(shù)，激活將被忽略。

2.2.6 異步任務(wù)激活

AUTOSAR OS允許別的核激活當(dāng)前核的Task，而不是從任務(wù)實(shí)際運(yùn)行的核激活任務(wù)。雖然這可能很有用，但可能會(huì)影響性能.因?yàn)橐耆螦UTOSAR，所有任務(wù)激活(包括SetEvent)必須阻止調(diào)用方，直到任務(wù)狀態(tài)更新。在內(nèi)部，操作系統(tǒng)必須使用內(nèi)部自旋鎖來協(xié)調(diào)與所屬核的狀態(tài)更改。這會(huì)對所有核的性能產(chǎn)生重大影響。

2.3 一致性類

AUTOSAR OS對什么樣的功能可以一起使用有一些限制。這些被稱為一致性類，用于對任務(wù)特性進(jìn)行分組，以便于理解，支持標(biāo)準(zhǔn)的部分實(shí)現(xiàn)，并為不同的應(yīng)用程序類提供可伸縮性。

AUTOSAR-OS分成如下四種類型，其對應(yīng)特性如下：

每個(gè)一致性類都需要更多的資源——BCC1系統(tǒng)比ECC2系統(tǒng)更快、更小。用戶無需擔(dān)心要使用哪個(gè)一致性類-RTA-OS支持所有一致性類，并將根據(jù)用戶的操作系統(tǒng)配置計(jì)算一致性類。

2.4 最大性能與最小內(nèi)存

RTA-OS在最小化目標(biāo)應(yīng)用程序上的代碼和數(shù)據(jù)使用方面設(shè)計(jì)得非常積極。它將分析應(yīng)用程序的特性，并生成一個(gè)僅包含所需特性的系統(tǒng)。

用戶對任務(wù)特征的選擇對最終應(yīng)用的規(guī)模和速度有重大影響?！皼]有免費(fèi)的午餐”，因此，當(dāng)用戶向應(yīng)用程序中添加使用更高級任務(wù)類型的任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)將不可避免地變得稍大、稍慢。

為系統(tǒng)運(yùn)行更有效率，同時(shí)在使用過程中應(yīng)盡量使用BCC1，盡量少使用BCC2及擴(kuò)展任務(wù)。

因?yàn)椋和瑑?yōu)先級的，隊(duì)列等待任務(wù);擴(kuò)展任務(wù)需要等待都會(huì)影響運(yùn)行效率。

3. Task 配置

包括：name、Priority、Scheduling、Activation及Autostart

優(yōu)先級：0是最低優(yōu)先級，

調(diào)度：任務(wù)可以完全搶占或非搶占地運(yùn)行。一般來說，為了獲得最佳的應(yīng)用程序性能，應(yīng)該選擇完全搶占式調(diào)度而不是非搶占式調(diào)度。

激活：在Ready狀態(tài)下可以排隊(duì)的最大任務(wù)激活數(shù)。對于BCC1、ECC1和ECC2任務(wù)，激活次數(shù)始終為一次。這意味著這些類型的任務(wù)只有在處于掛起狀態(tài)時(shí)才能激活。在未掛起的情況下，嘗試激活此類任務(wù)將導(dǎo)致錯(cuò)誤。大于1的值表示操作系統(tǒng)將對激活進(jìn)行排隊(duì)，任務(wù)結(jié)束時(shí)再次激活。

3.1 調(diào)度原則

低優(yōu)先級的任務(wù)會(huì)被高優(yōu)先級任務(wù)搶占;

對于協(xié)作式調(diào)度，低優(yōu)先級的任務(wù)可為低優(yōu)先級聲明一段時(shí)間，在該時(shí)間段內(nèi)不能被高優(yōu)先級任務(wù)搶占，但仍可能被中斷打斷。

通常，使用非搶占性任務(wù)的系統(tǒng)的響應(yīng)性比搶占性運(yùn)行的系統(tǒng)差。

經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，不必使用不可搶占的任務(wù)，因?yàn)橛脩艨梢允褂闷渌线m的方法來實(shí)現(xiàn)更靈敏的系統(tǒng)?？墒褂玫氖侄伟ǎ?/p>

?使用標(biāo)準(zhǔn)資源序列化對數(shù)據(jù)或設(shè)備的訪問。

?使用內(nèi)部資源精確指定哪些其他任務(wù)不會(huì)導(dǎo)致?lián)屨肌?/p>

3.2 隊(duì)列激活(僅針對BCC2)

在大多數(shù)情況下，用戶將僅在任務(wù)處于掛起狀態(tài)時(shí)激活它。但是，用戶可能需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，同一任務(wù)必須被多次激活，并且連續(xù)激活之間的最短時(shí)間小于運(yùn)行該任務(wù)所需的時(shí)間。

如果發(fā)生這種情況，用戶將在任務(wù)處于就緒狀態(tài)或正在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)激活該任務(wù)。這意味著激活將丟失。要防止激活丟失，必須指定任務(wù)所需的最大多次激活次數(shù)。

根據(jù)AUTOSAR OS標(biāo)準(zhǔn)，此功能僅適用于基本任務(wù)。不能指定 擴(kuò)展任務(wù)的多個(gè)激活。

當(dāng)指定多個(gè)激活時(shí)，RTA-OS會(huì)自動(dòng)識別任務(wù)為BCC2。構(gòu)建應(yīng)用程序時(shí)，RTA-OS將計(jì)算每個(gè)BCC2任務(wù)所需的多激活隊(duì)列的最大大小。

當(dāng)BCC2任務(wù)共享優(yōu)先級時(shí)，RTA-OS使用FIFO隊(duì)列來保存掛起的激活。如果BCC2任務(wù)在AUTOSAR OS應(yīng)用程序中具有唯一的優(yōu)先級，則RTA-OS會(huì)自動(dòng)優(yōu)化排隊(duì)策略，使其達(dá)到最佳優(yōu)先級激活。計(jì)數(shù)激活比FIFO激活更有效，應(yīng)盡可能使用。

3.3 自動(dòng)開始的任務(wù)

自動(dòng)啟動(dòng)主要用于啟動(dòng)Waiting Event的擴(kuò)展任務(wù)，因?yàn)樗恍枰帉懘a來激活任務(wù)。

4. 堆棧管理

RTA-OS使用單棧模型，即所有的Task、ISRS在同一個(gè)堆棧區(qū)域上運(yùn)行。

當(dāng)任務(wù)運(yùn)行時(shí)，其堆棧使用量會(huì)像正常情況一樣增減。當(dāng)任務(wù)被搶占時(shí)，高優(yōu)先級任務(wù)的堆棧使用將在同一堆棧上繼續(xù)(就像標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)調(diào)用一樣)。當(dāng)任務(wù)終止時(shí)，它使用的堆?？臻g將被回收，然后重新用于下一個(gè)優(yōu)先級最高的任務(wù)運(yùn)行(同樣，與標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)調(diào)用一樣)。下圖顯示了單堆棧在聲明、搶占和終止任務(wù)時(shí)的行為。

在單堆棧模型中，堆棧大小與系統(tǒng)中優(yōu)先級的數(shù)量成比例，而不是與任務(wù)/ISR的數(shù)量成比例。這意味著，直接或通過共享內(nèi)部資源，或通過被配置為非先發(fā)制人，共享優(yōu)先級的任務(wù)永遠(yuǎn)不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在堆棧上。在硬件上共享優(yōu)先級的ISR也是如此。這意味著用戶可以通過簡單的配置更改來交換系統(tǒng)響應(yīng)性，即任務(wù)或ISR完成所需的時(shí)間，以換取堆棧空間。

上圖顯示了同一任務(wù)集的執(zhí)行情況，具有與上上圖相同的到達(dá)模式，但這次任務(wù)是非搶占式調(diào)度的?？梢钥吹剑邇?yōu)先級任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間比搶占式調(diào)度時(shí)長得多，但總體堆棧消耗要低得多。

單堆棧模型還顯著簡化了鏈接時(shí)的堆?？臻g分配，因?yàn)橛脩糁恍铻檎麄€(gè)系統(tǒng)堆棧分配單個(gè)內(nèi)存部分，就像根本不使用操作系統(tǒng)一樣。

4.1 擴(kuò)展任務(wù)的堆棧管理

RTA-OS獨(dú)特地?cái)U(kuò)展了單堆棧模型，在不影響基本任務(wù)性能的情況下為擴(kuò)展任務(wù)提供支持。

在RTA-OS中，擴(kuò)展任務(wù)的生命周期如下：

Suspended→Ready：任務(wù)被添加到Ready 序列

Ready→Running：任務(wù)已調(diào)度，但與內(nèi)容位于堆棧頂部的基本任務(wù)不同，內(nèi)容位于堆?？臻g中，所有低優(yōu)先級任務(wù)的預(yù)先計(jì)算的最壞情況搶占深度處。

Running→Ready：擴(kuò)展任務(wù)被搶占。如果搶占任務(wù)是一個(gè)基本任務(wù)，那么它會(huì)像往常一樣在堆棧頂部調(diào)度;如果搶占任務(wù)是一個(gè)擴(kuò)展任務(wù)，那么它將按照預(yù)先計(jì)算的所有低優(yōu)先級任務(wù)的最壞情況搶占深度進(jìn)行調(diào)度。

Running→Waiting：任務(wù)的等待事件堆棧內(nèi)容(包括操作系統(tǒng)上下文、本地?cái)?shù)據(jù)、函數(shù)調(diào)用的堆棧幀等)保存到內(nèi)部操作系統(tǒng)緩沖區(qū)中

Waiting→Ready：任務(wù)添加到Ready 隊(duì)列

Running→Suspended：任務(wù)的“等待事件堆?！眱?nèi)容將從內(nèi)部操作系統(tǒng)緩沖區(qū)復(fù)制回堆棧中所有低優(yōu)先級任務(wù)預(yù)先計(jì)算的最壞情況搶占深度。

擴(kuò)展任務(wù)管理要求RTA-OS知道任務(wù)和ISR使用了多少堆棧。以下各節(jié)描述了各種配置參數(shù)。

4.2 強(qiáng)制堆棧信息

計(jì)算出的最壞情況分派點(diǎn)定義了需要啟動(dòng)擴(kuò)展任務(wù)的字節(jié)數(shù)，該字節(jié)數(shù)與調(diào)用StartOS()時(shí)堆棧指針的地址有關(guān)。這些偏移量作為ROM數(shù)據(jù)存儲在擴(kuò)展任務(wù)控制塊中，并在運(yùn)行時(shí)添加到堆棧的基址。

4.3 指定任務(wù)分配Task

在僅包含基本任務(wù)的系統(tǒng)中，除非用戶正在進(jìn)行堆棧監(jiān)控，否則無需告知RTA-OS任何堆棧分配。只需在鏈接器/定位器中為應(yīng)用程序分配足夠大的堆棧部分。這是單堆棧體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)之一。

對于使用擴(kuò)展任務(wù)的應(yīng)用程序，用戶可以像以前一樣分配Linker部分，但用戶還必須為RTA-OS中每個(gè)優(yōu)先級低于最高優(yōu)先級擴(kuò)展任務(wù)的任務(wù)分配堆棧，即使它們是基本任務(wù)。RTA-OS使用堆棧分配信息為每個(gè)離線擴(kuò)展任務(wù)計(jì)算最壞情況下的搶占點(diǎn)。

雖然RTA-OS使用單堆棧模型，但在某些端口上，這并不一定意味著只使用一個(gè)物理堆棧。可能是編譯器或硬件自動(dòng)將數(shù)據(jù)強(qiáng)制到不同的堆棧上。例如，TriCore設(shè)備使用CSA內(nèi)存快速保存調(diào)用context。

即使有多個(gè)物理堆棧，RTA-OS仍然提供了單堆棧體系結(jié)構(gòu)的好處——當(dāng)任務(wù)和/或ISR共享優(yōu)先級時(shí)，每個(gè)物理堆棧上所需的堆?？臻g可以重疊。但是，要使堆棧分配正常工作，需要指定每個(gè)堆棧上所需的空間。如果用戶配置，RTA-OS將要求用戶提供多個(gè)堆棧值

4.4 處理堆棧溢出

如果用戶提供給RTA-OS的堆棧分配太小(運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤的潛在來源)，有三種錯(cuò)誤情況可能發(fā)生：

1.當(dāng)RTA-OS嘗試調(diào)度擴(kuò)展任務(wù)時(shí)，堆棧指針的當(dāng)前值高于計(jì)算的最壞情況調(diào)度點(diǎn)，因此擴(kuò)展任務(wù)無法啟動(dòng)。這意味著堆棧上的一個(gè)(或多個(gè))低優(yōu)先級任務(wù)占用了太多空間。

2.擴(kuò)展任務(wù)無法從等待狀態(tài)恢復(fù)，因?yàn)槎褩Ｖ羔樃哂谒鼞?yīng)該的值。當(dāng)為擴(kuò)展任務(wù)正在等待的事件調(diào)用SetEvent()并且擴(kuò)展任務(wù)現(xiàn)在是系統(tǒng)中優(yōu)先級最高的任務(wù)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生這種情況。

3.擴(kuò)展任務(wù)無法進(jìn)入等待狀態(tài)，因?yàn)槿蝿?wù)正在使用的堆棧的當(dāng)前數(shù)量大于配置的“WaitEvent()堆?！钡拇笮?。

當(dāng)RTA-OS檢測到擴(kuò)展任務(wù)堆棧管理出現(xiàn)問題時(shí)，它將調(diào)用ShutdownOS()，錯(cuò)誤代碼為E_OS_STACKFAULT。如果要調(diào)試該問題，則可以啟用堆棧故障Hook。

配置后，RTA-OS將在堆棧故障發(fā)生時(shí)調(diào)用用戶提供的回調(diào)OS_Cbk_StackOverflowHook()，而不是ShutdownOS()。回調(diào)傳遞了兩個(gè)參數(shù)：溢出的字節(jié)數(shù)、溢出的原因。

5. 任務(wù)的控制

5.1任務(wù)執(zhí)行

任務(wù)類似于C函數(shù)，在RTA-OS調(diào)用它們時(shí)實(shí)現(xiàn)某種形式的系統(tǒng)功能。

當(dāng)任務(wù)開始運(yùn)行時(shí)，從任務(wù)輸入函數(shù)開始執(zhí)行。任務(wù)輸入函數(shù)是使用示例4.2中的C語法編寫的。

注意，基本任務(wù)是一次性完成的。這意味著他們從固定的任務(wù)入口點(diǎn)開始執(zhí)行，并在完成時(shí)終止。

5.2 任務(wù)激活

任務(wù)激活后變?yōu)镽eady狀態(tài)，當(dāng)該任務(wù)的優(yōu)先級為所有Ready狀態(tài)的任務(wù)及當(dāng)前處于Running的任務(wù)中最高時(shí)，開始(或搶占)變成Running狀態(tài)。

任務(wù)每次被激活后會(huì)運(yùn)行一次，當(dāng)激活的次數(shù)超過配置次數(shù)時(shí)會(huì)報(bào)E_OS_LIMIT錯(cuò)誤。

任務(wù)可以通過Tasks或二類中斷激活。

5.2.1 直接激活

可以通過多種不同的方式激活任務(wù)。任務(wù)激活的基本機(jī)制是ActivateTask()API調(diào)用，它直接激活任務(wù)。ActivateTask(TaskID)調(diào)用將命名任務(wù)置于就緒狀態(tài)。ChainTask(TaskID)終止當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)(參見第4.11節(jié))，并將激活指定任務(wù)置于就緒狀態(tài)。

复制#include  复制TASK(Task1)  {复制  /*  Task1  functionality.  */复制  ActivateTask(Task2);复制  TerminateTask();复制}复制TASK(Task2)  {复制  /*  Task2  functionality.  */复制  ActivateTask(Task3);复制  TerminateTask();复制}复制TASK(Task3)  {复制  /*  Task3  functionality.  */复制  TerminateTask();复制}

5.2.2 間接激活

通過Alarm激活或通過調(diào)度表激活。

通過Alarm激活：對于系統(tǒng)中的每個(gè)Alarm，可以指定一個(gè)任務(wù)，該任務(wù)在每次Alarm過期時(shí)激活。

調(diào)度表激活：對于系統(tǒng)中的每個(gè)調(diào)度表，可以指定在表上的一個(gè)或多個(gè)到期點(diǎn)激活的任務(wù)。

5.3 任務(wù)執(zhí)行順序控制

許多情況下，需要控制任務(wù)執(zhí)行的順序，即某個(gè)任務(wù)的執(zhí)行需要基于前一個(gè)任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果。時(shí)序的控制可以通過如下三種方式：

?直接激活鏈;

?優(yōu)先級;

?不可搶占的任務(wù)。

5.3.1 直接激活鏈

當(dāng)使用直接激活鏈控制執(zhí)行順序時(shí)，任務(wù)對必須在發(fā)出調(diào)用的任務(wù)之后執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行ActivateTask()調(diào)用。

5.3.2 通過任務(wù)優(yōu)先級

將需要優(yōu)先執(zhí)行的任務(wù)設(shè)置更高的優(yōu)先級，在執(zhí)行時(shí)即可按搶占式完成。

5.4 RTA-OS中的合作式調(diào)度

當(dāng)任務(wù)以非搶占方式運(yùn)行時(shí)，它會(huì)阻止任何任務(wù)(包括優(yōu)先級較高的任務(wù))執(zhí)行。然而，有時(shí)對于非搶占式任務(wù)來說，提供可以進(jìn)行重新調(diào)度的明確位置是很有用的。這比簡單地非搶占式運(yùn)行更有效，因?yàn)楦邇?yōu)先級任務(wù)對系統(tǒng)刺激的響應(yīng)時(shí)間更短。任務(wù)以非搶占方式運(yùn)行并為重新調(diào)度提供點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)稱為合作調(diào)度系統(tǒng)。

复制#include  复制TASK(Cooperative){复制  Function1();复制  Schedule();/*  Allow  preemption  */复制  Function2();复制  Schedule();/*  Allow  preemption  */复制  Function3();复制  Schedule();/*  Allow  preemption  */复制  Function4();复制  TerminateTask();复制}

注：該應(yīng)用形式，在搶占式調(diào)度中Schedule();沒有意義。

5.5.任務(wù)終止

在AUTOSAR操作系統(tǒng)中終止的任務(wù)必須進(jìn)行API調(diào)用，以告知操作系統(tǒng)正在發(fā)生這種情況。AUTOSAR OS標(biāo)準(zhǔn)定義了兩個(gè)用于任務(wù)終止的API調(diào)用。其中之一必須用于終止任何任務(wù)。這些API調(diào)用是：

? TerminateTask()

? ChainTask(TaskID)

當(dāng)任務(wù)完成時(shí)，它必須進(jìn)行其中一個(gè)API調(diào)用。這確保RTA-OS可以正確地安排準(zhǔn)備運(yùn)行的下一個(gè)任務(wù)。

TerminateTask()強(qiáng)制調(diào)用任務(wù)進(jìn)入掛起狀態(tài)。RTA-OS將在Ready狀態(tài)下運(yùn)行下一個(gè)優(yōu)先級最高的任務(wù)。

ChainTask(TaskID)終止調(diào)用任務(wù)并激活任務(wù)TaskID。因此，該API類似于執(zhí)行TerminateTask()，然后立即執(zhí)行ActivateTask(TaskID)。鏈接任務(wù)會(huì)將命名任務(wù)置于就緒狀態(tài)。

5.5.1 RTA-OS中的終端優(yōu)化

AUTOSAR OS標(biāo)準(zhǔn)允許任務(wù)在任何時(shí)候調(diào)用任務(wù)終止API調(diào)用，包括在一組深度嵌套的函數(shù)調(diào)用中。這是一種糟糕的編程實(shí)踐，相當(dāng)于使用goto。在運(yùn)行時(shí)，RTA-OS必須存儲信息，以便在任務(wù)終止于entry函數(shù)以外的其他位置時(shí)清除堆棧。這通常是使用setjmp/longjmp對完成的。

然而，單堆棧體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵好處是，在其entry函數(shù)中終止的任務(wù)可以簡單地返回TerminateTask()而無需執(zhí)行任何操作。

RTA-OS允許用戶使用快速終止優(yōu)化(Optimizations?fast Terminate)利用良好的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。當(dāng)所有執(zhí)行TerminateTask()或ChainTask()API的任務(wù)僅在其entry函數(shù)中執(zhí)行時(shí)，可以啟用此優(yōu)化。優(yōu)化告訴RTA-OS不要生成代碼來保存不必要的上下文，從而節(jié)省堆棧空間。

5.6 任務(wù)的Idle機(jī)制

在任何搶占式OS中，當(dāng)沒有Task或中斷運(yùn)行時(shí)也必須有些事情要做。在AUTOSAR OS中是通過Idle 機(jī)制實(shí)現(xiàn)。在RTA-OS中當(dāng)沒有Task或中斷執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)將處于繁忙的等待循環(huán)中。

用戶可以通過聲明一個(gè)名為Os_Cbk_idle的回調(diào)來提供自己的空閑機(jī)制實(shí)現(xiàn)，從而覆蓋默認(rèn)行為。

Os_Cbk_idle的行為較普通Task外有如下不同：

不能被激活

不能被終止

不能被鏈(嵌套)調(diào)用

不能使用內(nèi)部資源

Os_Cbk_Idle的優(yōu)先級最低，即當(dāng)沒有任何任何及中斷運(yùn)行時(shí)才會(huì)Ready to Run。

Os_Cbk_Idle在退出時(shí)返回一個(gè)布爾值，告訴RTA-Os是否再次調(diào)用Os_Cbk_Idle。當(dāng)返回TRUE時(shí)，RTA-OS將立即再次調(diào)用Os_Cbk_Idle。當(dāng)返回FALSE時(shí)，RTA-OS停止調(diào)用Os_Cbk_Idle并進(jìn)入繁忙等待循環(huán)的默認(rèn)行為。

6. 任務(wù)前與任務(wù)后Hooks

假設(shè)用戶需要在每個(gè)任務(wù)開始之前和/或在每個(gè)任務(wù)結(jié)束之后執(zhí)行一些代碼，例如，以提供執(zhí)行跟蹤。用戶可以使用AUTOSAR OS提供的PreTask和PostTask Hook來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

每當(dāng)任務(wù)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，RTA-OS就會(huì)調(diào)用預(yù)任務(wù)Hook。這意味著在搶占后，每當(dāng)任務(wù)恢復(fù)時(shí)，也會(huì)調(diào)用預(yù)任務(wù)Hook。

每當(dāng)任務(wù)移出運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，RTA-OS就會(huì)調(diào)用PostTaskHook。任務(wù)終止時(shí)，每次任務(wù)被搶占時(shí)，都會(huì)調(diào)用PostTaskHook。

需要配置后才能使用該功能，用于在運(yùn)行時(shí)對應(yīng)用程序進(jìn)行配置。

原文標(biāo)題：RTA-OS系列介紹-Task

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