博通Broadcom SDK源码学习与开发5——ECOS系统层剖析

kcyuan

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分类专栏：博通Broadcom SDK源码学习与探究文章标签： c++ 开发语言 linux 博通 ECOS

于 2022-01-25 22:02:54 首次发布

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声明：原创作品，严禁用于商业目的。本系列文章将全面剖析以Bcm33xxx芯片开发Cablemodem产品的SDK源码为例，从编译系统到各个功能模块进行分析与探讨。

文章目录

0.写在前篇
1. Operating System Layer
2. BcmOperatingSystem类
3. BcmEvent 事件
- 3.1 BcmEventSet 事件处理
- 3.2 BcmEventPublisher 方法
4. BcmTimer 线程定时器
5. BcmMutexSemaphore 互斥机制
6. BcmCountingSemaphore 统计信号

0.写在前篇

1. Operating System Layer

Operating System Layer 是将thread使用到的与系统相关的资源,抽象出一些基类,在thread中通过基类的virtual方法调用不同系统子类的方法,目的是方便thread在各种系统的移植,下图列出了这些基类之间的关系：

2. BcmOperatingSystem类

系统中存在 BcmOperatingSystemFactory 类,thread可以使用该类创建各种不同系统的BcmOperatingSystem, BcmMutexSemaphore and BcmCountingSemaphore子类,BcmOperatingSystemFactory类不存在实体,使用"!BcmOperatingSystemFactory::"的方式直接调用它的方法,例: BcmThread的构造函数中使用BcmOperatingSystemFactory::NewOperatingSystem(),为每个thread创建一个相应系统的OpertaingSystem子类实体,NewOperatingSystem()函数如下:

BcmOperatingSystem *BcmOperatingSystemFactory::NewOperatingSystem(void)
{
    // Create the correct derived class.
    #if defined(WIN32)
        return new BcmWin32OperatingSystem();
    #elif defined(PSOS)
        return new BcmPSOSOperatingSystem();
    #elif defined(TARGETOS_vxWorks)
        return new BcmVxOperatingSystem();
    //#elif defined(__QNX__)
    #elif defined(TARGETOS_Qnx6)
        return new BcmQnxOperatingSystem();
    #elif defined(__linux__)
        
        return new BcmLnxOperatingSystem();

    #elif defined(TARGETOS_eCos)
        return new BcmEcosOperatingSystem();  // ecos 系统使用
    #endif
}

使用 BcmOperatingSystemFactory 创建 BcmMutexSemaphore/BcmCountingSemaphore 的原因:
1.从代码看,通过BcmOperatingSystem创建时,会先检查fTaskId,fTaskId会在调用BcmEcosOperatingSystem的BeginThread方法中赋值,所以只有在thread启动之后才能创建BcmMutexSemaphore/BcmCountingSemaphore
2.有些thread可能不需要创建BcmOperatingSystem instance,但可能需要使用BcmMutexSemaphore/BcmCountingSemaphore保护数据。

3. BcmEvent 事件

BcmEvent只用于线程间通知事件发生,不使用BcmEvent传递信息(such as how many times it occurred, when it occurred, who sent it, or any other data associated with the event)
在创建BcmEvent时,设置事件名称和事件栏位,如果所有事件栏位都被使用,返回fail,目前ecos中事件栏位使用的是uint32 !fEventBit,所以一个线程最多可以创建32种事件
接收线程创建Event,如果有多个事件,就将事件加入到EventSet中,然后等待事件发生,并且提供public的成员函数,封装Event的send(void)方法,所以其它线程可以通过接收线程提供的成员函数发送事件
Event的wait方法有两个参数WaitMode mode 和 unsigned long timeoutMS,通过mode指定kForever或者kTimeout,如果是kTimeout方式,通过timeoutMS设置timeout时间。
Event时序图

3.1 BcmEventSet 事件处理

thread创建BcmEventSet,并将它创建的event加入到eventset的vector list中,将event’s bit添加到evnet set的fEventBits中,fEventBits在wait时使用：

bool BcmEcosEventSet::DerivedAdd(BcmEvent *pEvent)
{
    // Add this event's bit to the set.
    fEventBits |= ((BcmEcosEvent *) pEvent)->EventBit();
    return true;
}

使用wait方法block thread,eventset中的任何事件触发send后,wait返回thread unblock
使用BcmEventSet的bool Occurred(BcmEvent *pEvent, bool clearEvent = true, bool peekEvent = false);检查eventset中pEvent是否被触发。

3.2 BcmEventPublisher 方法

Class BcmEventPublisher defines an interface that can be used to publish asynchronous event notifications to multiple subscribers
这个类没有定义与系统相关的子类,所以各个系统中使用的都是这个类,这个类是event的一种使用方法,提供Subscribe方法注册事件和事件的处理方法,提供PublishEvent方法,处理事件：

class BcmEventPublisher
{
public:
    ...
    Subscribe( const unsigned int event_code, BcmCompletionHandlerACT* pACT ); //给subscribers用来注册事件和对应的处理类,可以注册多个事件
    PublishEvent( unsigned int event_code ); //调用pACT->!HandleEvent(  event_code )
protected:
    ...
    typedef multimap< unsigned int, BcmCompletionHandlerACT*, less<unsigned int> > SubscriberMmap;
    typedef SubscriberMmap::iterator SubscriberMmapIt;
    SubscriberMmap fSubscriberMmap; //保存事件和事件处理的类
}

4. BcmTimer 线程定时器

创建BcmTimer的线程使用BcmTimer定时器,定时器创建时,会创建一个timer事件与定时器绑定,timeout后触发事件的send(),通知创建定时器的线程：
Timer时序图

5. BcmMutexSemaphore 互斥机制

创建互斥信号类是为了防止不同的thread同时操作share data, BcmMutexSemaphore类是为了保护数据,并不绑定事件
在thread中的使用方法: thread类的成员函数中使用mutex的lock … unlock,保护成员变量,不被同时操作。
互斥时序图

6. BcmCountingSemaphore 统计信号

统计信号,具有event和mutex的特性,在创建BcmCountingSemaphore时,传递maxCount参数设置允许访问的最大值,构造函数如下:

BcmEcosCountingSemaphore::BcmEcosCountingSemaphore(bool isBounded, //是否需要设置最大值,如果false,代表无限大
                                                   unsigned int maxCount,//最大值,isBounded为true时使用
                                                   unsigned int initialCount, //初始值
                                                   BcmEvent *pEvent, //通过BcmOperatingSystem创建会绑定事件,通过BcmOperatingSystemFactory 创建,传入NULL,不绑定事件
                                                   const char *pName) :
    BcmCountingSemaphore(pName),
    fIsBounded(isBounded),
    fMaxCount(maxCount)
{
    // Override the class name given by my parent.
    fMessageLogSettings.SetModuleName("BcmEcosCountingSemaphore");
    // Just store this.
    pfEventToTrigger = pEvent;
    if (isBounded)
    {
        // Make sure that the initial count is less than or equal to the max.
        if (initialCount > maxCount)
        {
            initialCount = maxCount;
        }
    }
    // Create the counting semaphore.
    cyg_semaphore_init(&fSemaphore, initialCount);
}

BcmEcosCountingSemaphore的get方法,检查thread是否需要lock,调用get时, count减1，如果count为0，thread会lock, get方法有参数设置模式(kTimeout或者kForever),如果timeout模式timout之后返回false
BcmEcosCountingSemaphore的realase方法,将count加1,如果设置了maxCount,检查如果大于maxCount返回fail,如果绑定event,触发event的send,通知有count释放。