第4章第4节 任务切换钩子函数

最新推荐文章于 2023-09-30 07:00:00 发布

ifreecoding

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分类专栏：嵌入式操作系统内核

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本文介绍了如何使用任务切换钩子函数来记录实时操作系统中任务间的切换过程。通过定义全局函数指针并将其初始化为空，可在需要时挂载或取消挂载特定函数。文章详细展示了如何在任务调度过程中插入钩子函数，以便于跟踪和调试多任务系统。

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本节源代码请在http://dl.dbank.com/c0ddwgf0k5下载

第4节任务切换钩子函数

上节，我们引入了任务的delay态，通过最后例子的打印可以看到任务在交替运行，但这个打印只发生在每个任务每次循环的开始，看不到中间运行过程中任务的切换过程。

本小节将引入任务切换钩子函数，输出任务切换过程的打印信息。

钩子函数正如其名，它像钩子一样可以将函数挂在它上面，一旦它开始运行，它就会引发挂在它上面的函数也开始运行。按照这个思路，我们可以将一个钩子函数放到任务切换过程中，当我们需要输出任务切换过程的打印时，只需要将相关的打印函数挂到这个钩子函数上就可以了。

钩子函数的功能是使用一个指向函数的指针型全局变量实现的，在使用钩子函数前，需要使用钩子添加函数将需要执行的函数挂接到这个全局变量上，这个全局变量此时等效于被挂接的函数，因此运行这个全局变量就相当于是运行被挂接的函数了，来看代码：

定义一个任务切换的钩子全局变量：

VFHSWT gvfTaskSwitchHook;

其中VFHSWT是被挂接函数的类型：

typedef void (*VFHSWT)(M_TCB*, M_TCB*);

被挂接的函数原型为：

void TEST_TaskSwitchPrint(M_TCB* pstrOldTcb, M_TCB* pstrNewTcb);

可以看到定义的全局变量gvfTaskSwitchHook与函数TEST_TaskSwitchPrint类型是完全一致的，它们都是同一种类型的函数指针。

在使用钩子函数前需要使用钩子初始化函数MDS_TaskHookInit将全局变量gvfTaskSwitchHook初始化为NULL，以表明钩子变量没有挂接函数，不能运行。

00340 void MDS_TaskHookInit(void)

00341 {

00342

00343 gvfTaskSwitchHook = (VFHSWT)NULL;

00344 }

添加钩子函数时，将被添加函数TEST_TaskSwitchPrint作为参数传递给钩子添加函数MDS_TaskSwitchHookAdd，MDS_TaskSwitchHookAdd(TEST_TaskSwitchPrint)，执行的过程就是将被添加函数的指针赋给全局变量，使全局变量等效于被添加的函数。

00351 void MDS_TaskSwitchHookAdd(VFHSWT vfFuncPointer)

00352 {

00353 gvfTaskSwitchHook = vfFuncPointer;

00354 }

删除钩子函数时，就是将全局变量置为NULL，撇清与被添加函数的关系。

00361 void MDS_TaskSwitchHookDel(void)

00362 {

00363 gvfTaskSwitchHook = (VFHSWT)NULL;

00364 }

使用钩子函数时，若全局变量gvfTaskSwitchHook不为NULL，说明已经挂接了函数，执行gvfTaskSwitchHook全局变量就相当于执行了被挂接的函数。

下面在任务调度函数MDS_TaskSched中增加了任务切换钩子功能，将打印任务切换的函数挂接到此钩子上即可打印出任务切换过程。

00352 void MDS_TaskSched(void)

00353 {

00354 M_TCB* pstrTcb;

00355

00356

00357 MDS_TaskDelayTabSched();

00358

00359

00360 pstrTcb = MDS_TaskReadyTabSched();

00361

00362 #ifdef MDS_INCLUDETASKHOOK

00363

00364

00365 if((VFHSWT)NULL != gvfTaskSwitchHook)

00366 {

00367

00368 if(pstrTcb != gpstrCurTcb)

00369 {

00370 gvfTaskSwitchHook(gpstrCurTcb, pstrTcb);

00371 }

00372 }

00373

00374 #endif

00375

00376

00377 MDS_TaskSwitch(pstrTcb);

00378 }

000362行，若定义了MDS_INCLUDETASKHOOK宏，才执行任务切换钩子函数。其它与任务切换钩子相关的代码也被该宏包含了，若不想使用钩子功能，不定义该宏即可。

00365行，若已添加了钩子函数，则走下面分支。

00368行，若切换前的任务与切换后的任务是同一个任务，则不执行任务切换钩子函数，只有在发生不同任务切换时才调用任务切换钩子函数。

00370行，执行钩子函数。

除了MDS_TaskSched函数，在MDS_TaskReadySched函数里也执行了任务调度功能，也需要增加362~374行的内容。

任务切换钩子函数gvfTaskSwitchHook在任务调度函数调度完成后运行，但它还是处于调度的中断中，因此不能将耗时长的函数挂接到任务切换钩子函数上。

钩子函数可以在代码运行时动态挂接，不需要更改代码，而且，如果需要更改钩子函数执行的功能时，只需要更改挂接到钩子上的函数就可以实现，非常方便。

钩子变量可以有不同的指针类型，但需要与被挂接的函数指针类型保持一致。

被挂接函数的打印信息包括了切换时刻，包括了从哪个任务切换到了哪个任务的信息：

00072 void TEST_TaskSwitchPrint(M_TCB* pstrOldTcb, M_TCB* pstrNewTcb)

00073 {

00074 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask %s ---> Task %s! Tick is: %d",

00075 pstrOldTcb->pucTaskName, pstrNewTcb->pucTaskName,

00076 MDS_SystemTickGet());

00077 }

上面所使用的pucTaskName结构是任务名指针，它里面存放的是任务名字符串的指针。为了区分每个任务，本小节在TCB里增加了任务名指针pucTaskName这个结构。

typedef struct m_tcb

{

STACKREG strStackReg;

M_TCBQUE strTcbQue;

M_TCBQUE strDelayQue;

U8* pucTaskName;

U32 uiTaskFlag;

U8 ucTaskPrio;

M_TASKOPT strTaskOpt;

U32 uiStillTick;

}M_TCB;

在创建任务时，保存有任务名的字符串的指针作为一个入口参数被传递给MDS_TaskCreate函数，该指针会被赋给TCB中的pucTaskName变量。如果创建的任务没有名称，则任务名参数需要将NULL传递给MDS_TaskCreate函数。

MDS_TaskCreate函数的原型如下，代码改动较小，不再详细介绍。

M_TCB* MDS_TaskCreate(U8* pucTaskName, VFUNC vfFuncPointer, U8* pucTaskStack,

U32 uiStackSize, U8 ucTaskPrio, M_TASKOPT* pstrTaskOpt);

下面我们来看看验证本节功能的测试函数，测试函数TEST_TestTask1~TEST_TestTask3，循环执行打印、运行、延迟这3个过程，它们会在运行过程中不断的发生切换，本节新增加的钩子函数会将这些切换过程打印出来。

00017 void TEST_TestTask1(void)

00018 {

00019 while(1)

00020 {

00021 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask1 is running! Tick is: %d",

00022 MDS_SystemTickGet());

00023

00024 DEV_DelayMs(2000);

00025

00026 (void)MDS_TaskDelay(150);

00027 }

00028 }

00035 void TEST_TestTask2(void)

00036 {

00037 while(1)

00038 {

00039 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask2 is running! Tick is: %d",

00040 MDS_SystemTickGet());

00041

00042 DEV_DelayMs(1000);

00043

00044 (void)MDS_TaskDelay(100);

00045 }

00046 }

00053 void TEST_TestTask3(void)

00054 {

00055 while(1)

00056 {

00057 DEV_PutStrToMem((U8*)"\r\nTask3 is running! Tick is: %d",

00058 MDS_SystemTickGet());

00059

00060 DEV_DelayMs(5000);

00061

00062 (void)MDS_TaskDelay(500);

00063 }

00064 }

TEST_TestTask1函数不使用任务选项参数，默认为ready态。TEST_TestTask2函数使用ready态的任务选项参数。TEST_TestTask3函数使用任务选项参数，需要先delay 2000个ticks。

00014 void MDS_RootTask(void)

00015 {

00016 M_TASKOPT strOption;

00017

00018

00019 DEV_SoftwareInit();

00020

00021

00022 DEV_HardwareInit();

00023

00024

00025 (void)MDS_TaskCreate((U8*)"Test1", (VFUNC)TEST_TestTask1, gaucTask1Stack,

00026 TASKSTACK, 2, (M_TASKOPT*)NULL);

00027

00028

00029 strOption.ucTaskSta = TASKREADY;

00030 (void)MDS_TaskCreate((U8*)"Test2", (VFUNC)TEST_TestTask2, gaucTask2Stack,

00031 TASKSTACK, 3, &strOption);

00032

00033

00034 strOption.ucTaskSta = TASKDELAY;

00035 strOption.uiDelayTick = 2000;

00036 (void)MDS_TaskCreate((U8*)"Test3", (VFUNC)TEST_TestTask3, gaucTask3Stack,

00037 TASKSTACK, 1, &strOption);

00038

00039 (void)MDS_TaskDelay(10000);

00040

00041 #ifdef MDS_INCLUDETASKHOOK

00042

00043

00044 MDS_TaskSwitchHookDel();

00045

00046 #endif

00047

00048 (void)MDS_TaskDelay(DELAYWAITFEV);

00049 }

00019行，DEV_SoftwareInit函数里会使用钩子添加函数MDS_TaskSwitchHookAdd将打印切换过程的TEST_TaskSwitchPrint函数添加到钩子变量gvfTaskSwitchHook上。

00039行，root任务delay 10000个ticks，在这1000个ticks时间内，3个测试任务将不断的发生任务切换，钩子函数会打印出这些切换过程。

00044行，删除任务切换钩子函数，此后将不再打印任务切换过程。

root任务具有最高的优先级，当root任务进入delay状态时，操作系统发生第一次任务切换，按照任务状态和任务优先级，我们应该会看到任务切换钩子函数打印出root任务切换到TEST_TestTask1任务的信息，然后TEST_TestTask1任务开始运行，输出打印信息。TEST_TestTask1任务运行200个ticks后，调用MDS_TaskDelay函数进入delay状态，这时候应该是切换到TEST_TestTask2任务，我们应该可以看到TEST_TestTask1任务切换到TEST_TestTask2任务的信息。随后TEST_TestTask2任务开始运行，输出TEST_TestTask2任务的打印。此后这2个任务不断的交替运行，当这2个任务都处于delay状态时，idle任务开始运行，将前面切换过程的信息从内存打印到串口上。