Events(事件)概述、配置及使用方法

1.概述

在《RTA-OS系列介紹-Task》部分我們介紹了任務(wù)分為基礎(chǔ)任務(wù)與擴(kuò)展任務(wù)，兩者的主要區(qū)別為，擴(kuò)展任務(wù)多了waiting狀態(tài)，那Waiting狀態(tài)等待的是什么呢？其實(shí)就是我們今天要介紹的Events(事件)，當(dāng)系統(tǒng)中的Task或ISR設(shè)置事件后，等待的任務(wù)將轉(zhuǎn)到Ready狀態(tài)。當(dāng)它成為最高優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù)時(shí)，RTA-OS將選擇運(yùn)行該Task。

在AUTOSAR操作系統(tǒng)中，事件用于向任務(wù)發(fā)送信號(hào)信息，主要用于為擴(kuò)展任務(wù)提供多個(gè)同步點(diǎn)。本文將對(duì)什么是事件，如何配置事件以及如何在運(yùn)行時(shí)使用它們。Events的使用場(chǎng)景大致如下圖所示。

2. Events配置

正常在應(yīng)用中可配置的Events的最大數(shù)量取決于硬件，而Events需要配置的內(nèi)容包括：名字、至少一個(gè)Task使用及Event mask。

設(shè)置事件時(shí)，必須同時(shí)指定任務(wù)。因此，例如，如果為名為Task1的任務(wù)設(shè)置名為Event0的事件，則這對(duì)任務(wù)Task2的Event0沒(méi)有影響。

2.1 定義等待任務(wù)

在使用中，當(dāng)我們聲明某個(gè)Task需要等待一個(gè)Event時(shí)，系統(tǒng)將默認(rèn)該任務(wù)為擴(kuò)展任務(wù)，等待事件的擴(kuò)展任務(wù)通常會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)（等待的時(shí)間滿足后），并且任務(wù)永遠(yuǎn)不會(huì)終止。當(dāng)任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，RTA-OS將清除它擁有的所有事件。

3. 如何使用Event

3.1 等待事件

任務(wù)的等待事件需要調(diào)用WaitEvent(EventMask) API，具體等待的EventMask需要關(guān)聯(lián)到提前聲明的內(nèi)容。

WaitEvent()將事件作為其唯一參數(shù)。執(zhí)行調(diào)用時(shí)，有兩種可能：

1）事件暫未發(fā)生。這種情況下該Task會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，RTA-OS會(huì)運(yùn)行Ready狀態(tài)中優(yōu)先級(jí)最高的Task。

2）事件已經(jīng)發(fā)生。在這種情況下，任務(wù)將保持在運(yùn)行狀態(tài)，并將在WaitEvent（）調(diào)用之后的語(yǔ)句中繼續(xù)執(zhí)行。

3.1.1 等待單一事件

要等待單個(gè)事件，只需將事件掩碼名稱傳遞給API調(diào)用。下面示例顯示了任務(wù)如何使用等待事件。

#include  


TASK(ExtendedTask){
...
WaitEvent(Event1);/*TaskenterswaitingstateinAPIcallif
Event1hasnothappened*/
/*WhenEvent1isset,ExtendedTaskresumeshere*/
...
}

在AUTOSAR操作系統(tǒng)中，為處于掛起狀態(tài)的任務(wù)設(shè)置事件是非法的。實(shí)際上，這意味著等待事件的任務(wù)結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)等待事件的有限循。

3.1.2 等待多個(gè)事件

因?yàn)锳UTOSAR OS事件只是一個(gè)位掩碼（Bit Mask），所以用戶可以通過(guò)按位設(shè)置一組位掩碼，同時(shí)等待多個(gè)事件。

當(dāng)任務(wù)等待多個(gè)事件時(shí)，當(dāng)?shù)却娜魏我粋€(gè)事件發(fā)生時(shí)，它將恢復(fù)。當(dāng)從等待多個(gè)事件恢復(fù)時(shí)，將需要確定發(fā)生了哪些事件。

#include
TASK(ExtendedTask){
  EventMaskTypeWhatHappened;
while(true){
WaitEvent(Event1|Event2|Event3);
GetEvent(Task1,&WhatHappened);
if(WhatHappened&Event1){
  /*TakeactiononEvent1*/
    ...
}elseif(WhatHappened&Event2){
/*TakeactiononEvent2*/
    ...
}elseif(WhatHappened&Event3){
/*TakeactiononEvent3*/
...
}
  }
}

在AUTOSAR-OS中，提供了GetEvent()的API，我們可以通過(guò)該API獲知哪個(gè)事件已完成。

3.1.3 擴(kuò)展任務(wù)的死鎖

雖然AUTOSAR操作系統(tǒng)在關(guān)鍵部分的資源互斥中提供了免于死鎖的自由，但在構(gòu)建具有可能死鎖的事件的系統(tǒng)時(shí)，仍不會(huì)受到保護(hù)。如果我們有相互設(shè)置和等待事件集的擴(kuò)展任務(wù)，則兩個(gè)（或更多）任務(wù)可能正在等待僅由其他正在等待的任務(wù)設(shè)置的事件。當(dāng)然，即使存在死鎖擴(kuò)展任務(wù)，系統(tǒng)中的基本任務(wù)也不可能死鎖。

下面的樣例展示了擴(kuò)展任務(wù)的死鎖：

#include  
TASK(Task1)  {
  while  (1)  {
    WaitEvent(Ev1);
    /*  Never  reach  here  -  DEADLOCKED  with  Task2!  */
    SetEvent(Task2,Ev2);
  }
}


TASK(Task2)  {
    while  (1)  {
      WaitEvent(Ev2);
      /*  Never  reach  here  -  DEADLOCKED  with  Task1!  */
      SetEvent(Task1,Ev1);
    }
}

OS配置不獲取哪些任務(wù)或ISR設(shè)置了事件，只獲取哪些任務(wù)可以等待事件。因此，RTA-OS不可能靜態(tài)地確定擴(kuò)展任務(wù)是否會(huì)死鎖。采用下面的設(shè)計(jì)方法可能會(huì)避免類似問(wèn)題：

?僅使用基本任務(wù)；

?分析代碼，以表明在所有SetEvent（）或WaitEvent（）對(duì)的傳遞閉包上沒(méi)有循環(huán)等待事件。

3.2 設(shè)置事件

通過(guò)SetEvent() API 來(lái)設(shè)置事件。

SetEvent()調(diào)用有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)任務(wù)和一個(gè)事件掩碼。對(duì)于指定的任務(wù)，SetEvent（）調(diào)用設(shè)置事件掩碼中指定的事件。該調(diào)用不會(huì)為共享事件的任何其他任務(wù)設(shè)置事件。

在調(diào)用SetEvent（）時(shí)，可以按位或多個(gè)事件掩碼來(lái)同時(shí)為任務(wù)設(shè)置多個(gè)事件。

無(wú)法為處于掛起狀態(tài)的任務(wù)設(shè)置事件。因此，在設(shè)置事件之前，必須確保任務(wù)未掛起。您可以使用GetTaskState（）API調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，但請(qǐng)注意，當(dāng)為優(yōu)先級(jí)高于調(diào)用方的任務(wù)調(diào)用此函數(shù)時(shí)，可能存在競(jìng)爭(zhēng)條件。調(diào)用方可以在對(duì)API的調(diào)用和對(duì)結(jié)果的評(píng)估之間被搶占，并且被請(qǐng)求的任務(wù)的狀態(tài)在中間時(shí)間內(nèi)可能已經(jīng)改變。

當(dāng)擴(kuò)展任務(wù)正在等待的任何一個(gè)事件被設(shè)置時(shí)，擴(kuò)展任務(wù)將從等待狀態(tài)移動(dòng)到就緒狀態(tài)。

如下任務(wù)顯示了任務(wù)如何設(shè)置事件：

#include  
TASK(Task1)  {
  TaskStateType  TaskState;
  /*  Set  a  single  event  */
  SetEvent(Task2,  Event1);
  /*  Set  multiple  events  */
  SetEvent(Task3,  Event1  |  Event2  |  Event3);
  ...
  /*  Checking  for  the  suspended  state  */
  GetTaskState(Task2,&TaskState);
  if  (TaskState  !=  SUSPENDED)  {
    SetEvent(Task2,  Event1);
  }
  ...
  TerminateTask();
}

多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)等待同一個(gè)事件，然而從上面例子可以看出，事件沒(méi)有廣播機(jī)制，換句話說(shuō)，不能通過(guò)調(diào)用一個(gè)API告訴所有等待的任務(wù)該事件已經(jīng)發(fā)生。

此外，也可以通過(guò)Alarms及調(diào)度表來(lái)設(shè)置事件。

3.2.1通過(guò)Alarm設(shè)置事件

Alarm可用于定期激活不終止的擴(kuò)展任務(wù)。每次Alarm到期時(shí)，都會(huì)設(shè)置該事件。等待事件的任務(wù)隨后準(zhǔn)備好運(yùn)行。

3.2.2 通過(guò)帶有到期點(diǎn)的調(diào)度表設(shè)置事件

調(diào)度表上的到期點(diǎn)可用于編程（a）非終止?fàn)顟B(tài)的擴(kuò)展任務(wù)的定期激活。每次處理到期點(diǎn)時(shí)，都會(huì)設(shè)置事件。等待事件的任務(wù)隨后準(zhǔn)備好運(yùn)行。

3.3 清除Events

可以通過(guò)Task或者ISRs來(lái)設(shè)置Event，但是Event只能被其owner清除。

#include  
TASK(ExtendedTask){
  EventMaskType  WhatHappened;
  ...
  while(  WaitEvent(Event1|Event2|Event3)==E_OK  )  {
    GetEvent(Task1,  &  WhatHappened);
    if(WhatHappened  &  Event1  )  {
    ClearEvent(Event1);
    /*  Take  action  on  Event1  */
    ...
    }  else  if(  WhatHappened  &  (Event2  |  Event3  )  {
    ClearEvent(Event2  |  Event3);
    /*  Take  action  on  Event2  or  Event3*/
    ...
    }
  }
}

當(dāng)某個(gè)任務(wù)等待某個(gè)事件，該事件發(fā)生，在后面時(shí)序再次對(duì)同一個(gè)事件調(diào)用WaitEvent()時(shí)，由于該事件仍處于Set狀態(tài)，會(huì)立即返回。因此，在再次調(diào)用等待事件前需要將之前已發(fā)生事件清除。

清除事件時(shí)調(diào)用ClearEvent API，被清除后的狀態(tài)必須與事件掩碼關(guān)聯(lián)起來(lái)。

當(dāng)某個(gè)任務(wù)被掛起時(shí)，其所擁有的Event將被自動(dòng)清除。

3.4 用基礎(chǔ)任務(wù)模擬擴(kuò)展任務(wù)

基礎(chǔ)任務(wù)只能在任務(wù)執(zhí)行的開(kāi)始或結(jié)束時(shí)同步。

如還有其他同步節(jié)點(diǎn)需要時(shí)，可以通過(guò)event機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，擴(kuò)展任務(wù)較基礎(chǔ)任務(wù)占用資源更多，在資源限制的系統(tǒng)中，只能通過(guò)使用基礎(chǔ)任務(wù)來(lái)進(jìn)行 同步。

例如，如果任務(wù)構(gòu)建為狀態(tài)機(jī)（例如，使用C switch語(yǔ)句），則可以設(shè)置狀態(tài)變量，發(fā)出TerminateTask（）調(diào)用并等待重新激活。如下樣例代碼顯示了如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

#include  
/* Create  a  "State"  variable  that  remains  in  scope  between  task
activations  */
uint8  State;
TASK(Task1)  {
  switch  (State)  {
    case  0:
    /*  Synchronization  point  0.  */
    State  =  1;
    break;
    case  1:
    /*  Synchronization  point  1.  */
    State  =  2;
    break;
    case  2:
    /*  Synchronization  point  2.  */
    State  =  0;
    break;
  }
TerminateTask();
}

4.本文總結(jié)

Event是用于同步的實(shí)體，可用于擴(kuò)展任務(wù)的等待內(nèi)容；

同一個(gè)Event可被不同的Task引用；

Event不具有廣播機(jī)制，即無(wú)法將信息通知所有等待該Event中的任務(wù)；

Tasks,ISRs及調(diào)度表都可以設(shè)置Events。

如果時(shí)效性在系統(tǒng)中很重要，則所有擴(kuò)展任務(wù)（任何等待事件的任務(wù)）的優(yōu)先級(jí)必須低于基本任務(wù)。

審核編輯：湯梓紅