AUTOSAR OS概述(二)

目录

1.AUTOSAR OS中的Alarm和Counter关系

1.1 Counter概念

1.2  Alarm和Counter

2.AUTOSAR OS中的Event

3.AUTOSAR OS中的ISR种类

4.AUTOSAR OS-APPLICATION概念     

5.AUTOSAR OS 多核的概念

6.AUTOSARO OS 任务切换过程详解

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AUTOSAR OS中的Alarm和Counter关系

        如果忘记上篇OS的内容，大家可以复习一下：AUTOSAR OS概述（一）

1.1 Counter概念

      在AUTOSAR OS中，Counter用于事件的计数，例如timer tick；它有两种分类：

• Hardware Counter

      硬件实现的计数器；通常是MCU的STM模块来处理。

• Software Counter

      OS软件维护的Counter值；通常是调用API IncrementCounter进行递增。

       实际上，软件Counter基本很少使用，我们以Vector的MicroSAR OS为例，它在时间概念中描述MicroSAR OS的Counter(时基)是MCU内部的timer硬件产生，通常在定义OsCounter的对象类型为HARDWARE，配置一个OSDriver属性，同时OsAlarmCounterRef也需要配置。

       不仅如此，它还详细定义了硬件Counter的两种模式：

• PIT(Periodical interrupt timer mode)

定时器硬件设置成 在严格的周期间隔内生成定时器中断请求；在这个中断服务例程里，OS检查alarm或者调度表是否应该执行相关动作

• HRT(High resolution timer mode)

当一个alarm或者调度表动作应该执行时，timer硬件生成一个timer中断，在这个服务例程里OS执行响应动作，计算下个动作的时间间隔，并重新编程timer。

        上述两者对比如下：

1.2  Alarm和Counter

        AUTOSAR OS Alarm机制主要是用于激活Task、设置Event、增加Counter或者调用另一个Alarm call-back，通常我们用前两个比较多。如下图：

        换句话说，就是Counter自己在计数，我们在设计时就要考虑当计数到多少时，产生一个alarm，这个alarm用来干什么？就用来生成event、激活task等等。 

        通常，alarm的配置如下：

上图配置为alarm触发一个callback：Os_AlarmActionSetEvent；

还有一种周期性alarm的方式，如下图：

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AUTOSAR OS中的Event

        在OSEK OS介绍（二）中我们介绍了Event机制，本质上是一种同步机制；当Task A在运行时，如果此时有Event触发了另外的Task B，且Task均可被抢占，这时候就通知A等待，B切换到运行状态，如下图所示：

再结合上面alarm的callback，大家有没有回想起RTE配置时经常看到的event\mask之类的配置，生成的代码如下：

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AUTOSAR OS中的ISR种类

ISR，全称Interrupt Service Routine，它直接由硬件中断请求触发；

在AUTOSAR OS中定义了多种中断类型，具体如下：

其中 Category2的优先级在ISR中是最低的，但高于Task，但这个类别的ISR可以使用OS的服务，包括激活task；由于OS的介入，这类别的ISR的进入和退出会有额外的延迟

Category 1的优先级高于2，但低于SC2/4等级下的时间保护ISR ；它不可使用OS服务，使用起来更像是一个真正的中断。

Vector在此基础上扩展了Category0，具有更低的中断延迟，有点IRQ和FIQ的区别。

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AUTOSAR OS-APPLICATION概念     

OS-Application是一个功能单元，主要包括：Task、ISR、Alarm、ScheduleTable、Counter；

OS负责在共享核心的OS-Application之间调度可用的处理资源。如果一个OS-Application被使用，那么所有的task、isrs、Counters、Alarms和ScheduleTables必须属于该OS-Application。属于统一Application的对象由权限访问彼此。其他Application访问这些对象需要事先配置。由访问权限意味着这些对象可以使用API服务。

        实际使用过程中包含两类OS-Application

1.Trusted OS-Application

        允许在监控和保护机制关闭时运行，OS假设该类型OS-Application不会导致内存相关的保护错误。该类型的OS Appliaction在管理员模式下运行，除了stack区域外，它可以读写整个内存区域。

2.Non-Trusted OS-Application

        不允许在监控和保护机制关闭时运行；它们限制了对内存的访问，限制了对操作系统模块API的访问，并在运行时强制执行它们的计时行为。

需要注意的是：Resource不属于任何OS-Appliaction，但必须明确授予对它们的访问权限。

其状态机如下：

• APPLICATION_ACCESSIBLE：OS对象可以被其他Appliaction访问

• APPLICATION_RESTARTING：OS对象不允许其他Application访问，除非OS-Application调用allowaccess

• APPLICATION_TERMINATED：OS对象不允许被其他Application访问。

所以我们在做功能安全设计时，通常Trust和Non-Trust之间的数据通信通常也是通过RTE生成接口，如下：

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AUTOSAR OS 多核的概念

多核数据概念主要还是试图避免核之间的并发写入访问。

内核可以读取所有核的OS数据，但是写入只能在自己这个核上实现。

• 特定核心的数据可以链接到快速访问的内存中

• 特定核心的数据可以链接到缓存内存中

      只有与自旋锁相关的变量必须链接到全局内存中，所有参与的内核都必须访问全局内存。

多核的task调度如下：

如上图，每个核都独立进行调度，T2、T3、T5以真正并行方式执行；同一核心上具有相同优先级的任务将按激活顺序执行；不同内核上具有相同优先级的任务可能不会按激活顺序执行，因为内核调度彼此独立。

多核启动概述

使用startOS来同步两次所有核。第一次同步点：在startupHook前执行，第二次在OS-Application设置StartupHoos完成后，且在调度器开始调度之前。

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AUTOSARO OS 任务切换过程详解

      最后，我们来看RH850某块芯片的Task切换过程，主要是涉及到现场保护和恢复，如下：

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    OS调用 Os_Hal_ContextSwitch(Current->Context, Next->Context)进行切换，具体可以看上图注释。这里不再赘述。