• Объявления

    • admin

      Размещайте материалы своей компании БЕСПЛАТНО!   18.04.2018

      Редакционная политика портала позволяет размещать на бесплатной основе различные типы материалов: интересную информацию, наработки, технические решения, аналитические статьи и т.д. Пример такого блога. Взамен мы рекламируем ваш блог в наших группах в соц. сетях, ну и плюс естественная самореклама от пользователей форума и блогов, которые будут читать ваш блог. К примеру охват одного поста только в нашей группе VK составляет более 10 тыс. человек. Т.е. мы предлагаем бартер - вы ведете у нас блог и публикуете какую-то полезную и интересную информацию связанную с вашим производством, а мы рекламируем ваш блог в наших соц. сетях. Блоги можно полностью кастомизировать: поставить изображение шапки, сделать меню или оглавление, также в своем блоге вы будете модератором - сможете удалять комментарии и т.д. Ведение своего блога требует времени и навыков, но рекламный эффект колоссальный, т.к. это живое общение и отклик. Посты не должны быть рекламой, а также должны соответствовать правилам форума. Для тех компаний, которые будут публиковать интересный контент, права в дальнейшем будут расширяться - сможете публиковать больше ссылок, пресс-релизы, новости компании, анонсы и т.д. Ну а если вы хотите размещать платную рекламу: условия и прайс размещения на сайте и форуме, коммерческая тема на форуме, реклама в группе VK.

Гнездо кукушки

  • запись
    1
  • комментариев
    0
  • просмотров
    77

Об этом блоге

Собственно, мотив создания этого блога лучше всего отражается вот этой классической цитатой: а чем я хуже?

Записи в этом блоге

ARV

Вот вы говорите: AVR слишком убоги, чтобы применять на них RTOS... А я рискнул...

Сначала попытался рассмотреть имеющиеся варианты, чтобы сделать предварительные выводы. Поиск вываливает примерно с десяток готовых разработок RTOS разной степени крутости, из которых FreeRTOS, естественно, в лидерах. Однако, я оценил свои силы и решил, что вхождение в эту ОС для меня обернется большими сложностями, в основном, из-за большого количества возможностей API, и англоязычным их описанием. Ну не принимает душа русская языка аглицкого, даже со словарем и гуглопереводчиком в больших количествах. А из осей на великом и могучем нашлось только две: кооперативная OSA и присиплюсплюснатая ScmRTOS.

Опять-таки из-за собственной ограниченности более современная и продвинутая ScmRTOS мне показалась недоступной - С++ пока что понимаю и принимаю исключительно в качестве наказания. Ну, собственно, и вышло, что начать и закончить поиск осей для AVR можно на OSA.

Попробовал - получается. Не без скрипа, но работает. И даже увлекло меня это. Но вот что мне не понравилось в этом варианте.

Главная особенность этой ОС, которую следует учитывать при работе (то есть при написании программ), это отсутствие сохранения контекста при переключении задач. Иными словами, если в текущей задаче вызывается сервис операционной системы, переключающий задачи, то все локальные переменные текущей задачи могу потерять свою актуальность. Это означает, в частности, запрет на вызов сервисов системы в циклах по счетчику (значение счетчика будет потеряно). И единственный способ решить эту проблему - вместо автоматических локальных переменных использовать static или вообще отказаться от локальных в пользу глобальных. Сами понимаете, это совсем не гуд.

Вторая особенность этой ОС, это возможность вызывать сервисы ОС, преключающие задачи, только из тела самой задачи, но не в вызываемых из неё функций. То есть нельзя сделать функцию, например, ожидающую прием символа из USART при помощи системного сервиса OS_Wait, а затем вызывать эту функцию из разных задач, то есть поступать по аналогии с привычным "не-многозадачным" подходом.

Вот представьте себе ситуацию: задачи формируют текстовые сообщения и выводят их в USART. Кажется логичным сделать функцию, которая занимается отправкой в USART строки посимвольно и использовать эту функцию во всех задачах - а нельзя! Более того, не смотря на то, что все задачи ПООЧЕРЕДНО формируют строки (ОС ведь кооперативная), каждая из задач должна иметь собственный промежуточный static-буфер для формирования своей строки - это ведь явно лишний расход памяти! При обычном подходе мы бы работали с локальным буфером в каждой функции, а локальный буфер, как известно, исчезал бы при выходе из функции... 

Наконец, архитектура этой ОС (под архитектурой я подразумеваю набор файлов-модулей и порядок работы с ними) такова, что почти все файлы инклюдятся друг в друга, что очень сильно нарушает модульный подход при программировании. Напомню, что модульный подход означает, в частности, возможность компиляции каждого Сишного файла отдельно от других сишных файтов. А в OSA системные сишники "вставляются" в один большой "общий" сишник, который затем и компилируется. В итоге я потратил немало времени, чтобы разобраться, как же настроить проект в Eclipse, чтобы можно было комфортно работать. Eclipse очень привык считать все сишники отдельными модулями проекта, и страстно стремится компилировать их отдельно.

В общем, знакомство с OSA было увлекательным, недолгим, интересным, но разочаровывающим.

Другие же ОС, найденные мной, были не кооперативными, а вытесняющими. Вытесняющие ОС имеют много преимуществ перед кооперативными, но один их недостаток сильно ограничивает применение на AVR: они весьма требовательны к объемам ОЗУ. Именно отсюда растут ноги у паникерских мнений, что AVR и "нормальная" RTOS - понятия несовместимые. И это на самом деле так, если мы говорим о микроконтроллерах младше (т.е. слабее) atmega32. Для справки: OSA вполне себе способна быть полезной не только на atmega8, но даже и на attiny2313! 

Но, к счастью для меня, не одной atmega32 ограничен мир AVR, и, кроме прочего, не ограничен и я сам. У меня в загашнике есть и at90can128, и даже atmega2560! И, спросил я себя, почему я должен переживать по поводу вытесняющей ОС при таких-то ресурсах? В at90can128 целых 4К ОЗУ, а уж flash-памяти по 8-битным меркам просто немеряно - 128К, а у монстра atmega2560 вдвое больше всего! Правда, если первый МК паять вполне комфортно (TQFP64), то второй без микроскопа уже сложно (TQFP100 c шагом выводов 0,5 мм). А тут еще у меня завалялась отладочная платка DVK90CAN1... Ну, вы поняли...

Итак, решающим теперь для меня стал поиск максимально простой операционки - чтобы мне по силам.

Их не так мало, как может показаться, но самой простой, по моему мнению, является YAVRTOS (скачать архив с исходниками, примерами и документацией можно по ссылке, но сайт автора уже не существует) - это практически такой же малоизвестный, как OSA, продукт примерно тех же времен (видимо, тогда было можно каждому мастерить свою собственную ОС с блекджеком и девушками низкой социальной ответственности).

Не смотря на инглиш, эта ось оказалась мне по силам: всего два файла и с полтора десятка системных функций! За один вечер легко расщелкал все необходимое для первого старта.

Плюсы этой RTOS перед OSA неоспоримы: не надо предпринимать практически никаких усилий по оформлению кода - пишется точно так же, как всегда, с локальными переменными, с вложенными вызовами функций и т.д. Разумеется, надо следить за общими ресурсами и блокировать к ним доступ, если необходимо - но это вообще всегда необходимо в многозадачных системах, и даже в ОSA частично так. Минусы, правда, тоже заметны: минимальное приложение, тупо мигающее двумя светодиодами (каждый в своей задаче) занимает почти 2К flash и порядка 400 байт ОЗУ. На просторах выбранного мной МК это даже и не заметно, но для atmega8 может быть близким к техническому пределу.

YAVRTOS написана на 99,9% на Си (только сохранение/восстановление контекста реализовано в виде ассемблерной вставки из трех десятков push-pop), всего два файла (task.c и task.h) - все это явный плюс в плане изучения и модификации под себя, если надо (и если хватает ума). Косвенным плюсом (или минусом, если продолжать переживать о ресурсах) является массовое применение malloc в ядре ОС, а значит, и в пользовательском приложении уже вполне оправдано динамическое распределение памяти. 

И мой энтузиазм просто на взлете от первого опыта! Например, вот как выглядит код задачи и вспомогательных функций для извлечения точного времени из GPS-приемника, подключенному к USART1, и вывода этих показаний на стандартный вывод (stdout, связанный с USART0):

const __flash char gps_msg[] = "RMC,";
#define GPS_MSG_SZ (sizeof(gps_msg)-1)

// поллинг 1 символа от GPS
static uint8_t get_char(void){
	while(bit_is_clear(UCSR1A, RXC)) wait_for_increment_of(&tick, 1);
	return UDR1;
}

// получение 1 цифры из символа
static uint8_t get_dig(void){
	return (get_char() - '0');
}

// собственно сама задача
void p2p_usart(void *p){
	uint8_t i;
	uint8_t h,m,s;
	while(1){
		i = 0;
      // ждем прихода сообщения с точным временем
		while((i < GPS_MSG_SZ) && (get_char() == gps_msg[i])) i++;
		if(i == GPS_MSG_SZ){
          // разбираем сообщение по символам
			h = get_dig()*10 + get_dig() + 3; // +3 - это часовой пояс
			h %= 24;
			m = get_dig()*10 + get_dig();
			s = get_dig()*10 + get_dig();
          // пропускаем сотые доли секунды
			get_char(); // '.'
			get_char(); // 's'
			get_char(); // 's'
			get_char(); // ','
          // проверка корректности времени и его вывод
			if(get_char() == 'A'){
				printf_P(PSTR("GPS Time %02d:%02d.%02d\r"),h,m,s);
			} else {
				printf_P(PSTR("No GPS, wait...  \r"));
			}
		}
	}
}

Как видите, код крайне "тупой", то есть прямолинейный, как лом: сплошные ожидания и никакой заботы о том, что параллельно должно что-то еще работать. В моем случае просто мигают 2 светодиода - один с длительностью импульса/паузы в 500 тиков, а второй в 501 (кстати, 1 тик = 1 мс, тактовая частота МК = 8 МГц). Но вместо светодиодов может быть еще две (или сколько надо) аналогично прямолинейно написанных задач, и можно быть уверенным, что все будет работать! Приведу данные по итогам компиляции проекта, чтобы продемонстрировать израсходованные ресурсы:

Цитата

AVR Memory Usage
----------------
Device: at90can128

Program:    5544 bytes (4.2% Full)
(.text + .data + .bootloader)

Data:         47 bytes (1.1% Full)
(.data + .bss + .noinit)

Не так уж и плохо, учитывая свободное применение printf. В активном режиме используется дополнительно 380 байт ОЗУ под стеки задач и ОС, т.е. примерно 10% всего объема - еще много остается.

Есть, кроме YAVRTOS, и другие альтернативы, например, FemtoOS, которая поддерживает даже (!!!) attiny25, и при этом тоже является вытесняющей операционкой. Но она существенно "богаче" в плане API, и разобраться с нею будет посложнее, т.к. документирована она явно менее детально. Возможно, я и её попробую на вкус...

И, скорее всего, теперь это станет для меня основным способом написания программ. RTOS позволяет сильно упростить себе жизнь. Имхо.