UCOS-III 资源竞争处理

原创已于 2024-09-27 18:03:33 修改 · 415 阅读

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#物联网 #单片机

于 2024-06-27 20:34:47 首次发布

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为什么要进行临界资源处理

当多个运行空间同时访问共享资源时会导致数据冲突和系统不稳定。

未加保护的临界区可能导致不可预测的行为，如数据损坏、中断丢失和系统崩溃，

影响系统的实时性和可靠性。

01. 临界区与临界资源的理解

临界区: 访问临界资源的代码段

临界资源: 可能会被多个运行空间同时访问的共享资源，比如内存、外设I/O等

02. 临界区处理有什么要求

1）临界区需要不可分割地处理，即原子操作

2）临界区尽快能短，否则会影响系统的实时性，甚至出现数据丢失的问题

03. UCOS-III保护临界区的几种方式

3.1 关中断

这种方式比较简单粗暴，可以用在任何场景，也是大家最常用的方式。

void YourFunction (void)
{
    CPU_SR_ALLOC();                 
    CPU_CRITICAL_ENTER();          

    Access the resource;           

    CPU_CRITICAL_EXIT();            
}

不过这种方式会导致其他中断的延迟响应，甚至可能会丢失中断。

上图中，在中断处理前有多个中断，中断也只挂起了一次。

3.2 关闭系统调度

只能用在任务间的临界资源保护，这种方式会破坏系统的实时性。

void YourFunction (void)
{
    OS_ERR  err;                  
    OSSchedLock(&err);            

    Access the resource;          

    OSSchedUnlock(&err);          
}

3.3 使用信号量

可以用在任务间的临界资源保护，这种方式可能会导致任务优先级反转的问题。也可以用在某些场景的ISR与任务间的临界资源保护。

SSemCreate()	Create a semaphore.
OSSemPend()	Wait on a semaphore.
OSSemPost()	Release or signal a semaphore.

3.4 使用互斥锁

只能用在任务间的临界资源保护

OSMutexCreate()	Create a mutex.
OSMutexPend()	Wait on a mutex.
OSMutexPost()	Release a mutex.


OS_MUTEX           MyMutex;
SOME_STRUCT        MySharedResource;
  
  
void  MyTask (void *p_arg)
{
    OS_ERR  err;
    CPU_TS  ts;
     
    :
    while (DEF_ON) {
        OSMutexPend((OS_MUTEX *)&MyMutex,                     
                    (OS_TICK   )0,
                    (OS_OPT    )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
                    (CPU_TS   *)&ts,
                    (OS_ERR   *)&err);
        /* Check "err"                                 */      
        /* Acquire shared resource if no error         */
        MyLibFunction();                                       
        OSMutexPost((OS_MUTEX *)&MyMutex,                     
                    (OS_OPT    )OS_OPT_POST_NONE,
                    (OS_ERR   *)&err);
        /* Check "err"                                 */
    }
}
void  MyLibFunction (void)
{
    OS_ERR  err;
    CPU_TS  ts;
  
  
    OSMutexPend((OS_MUTEX *)&MyMutex,                         
                (OS_TICK   )0,
                (OS_OPT    )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
                (CPU_TS   *)&ts,
                (OS_ERR   *)&err);
    /* Check "err"                         */
    /* Access shared resource if no error  */                 
    OSMutexPost((OS_MUTEX *)&MyMutex,                         
                (OS_OPT    )OS_OPT_POST_NONE,
                (OS_ERR   *)&err);
    /* Check "err"                         */
}