Роб Кёртен - Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform

• Название: Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform
• Автор: Роб Кёртен
• Издательство: Петрополис
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2001
• ISBN: 5-94656-025-9

Книга "Введение в QNX/Neutrino 2» откроет перед вами в мельчайших подробностях все секреты ОСРВ нового поколения от компании QNX Software Systems Ltd (QSSL) — QNX/Neutrino 2. Книга написана в непринужденной манере, легким для чтения и понимания стилем, и поможет любому, от начинающих программистов до опытных системотехников, получить необходимые начальные знания для проектирования надежных систем реального времени, от встраиваемых управляющих приложений до распределенных сетевых вычислительных систем

В книге подробно описаны основные составляющие ОС QNX/Neutrino и их взаимосвязи. В частности, уделено особое внимание следующим темам:

• обмен сообщениями: принципы функционирования и основы применения;

• процессы и потоки: базовые концепции, предостережения и рекомендации;

• таймеры: организация периодических событий в программах;

• администраторы ресурсов: все, что относится к программированию драйверов устройств;

• прерывания: рекомендации по эффективной обработке.

В книге представлено множество проверенных примеров кода, подробных разъяснений и рисунков, которые помогут вам детально вникнуть в и излагаемый материал. Примеры кода и обновления к ним также можно найти на веб-сайте автора данной книги, www.parse.com.

---

Параметр flags

Последний параметр, flags, управляет различными дополнительными опциями:

_NTO_INTR_FLAGS_END

Указывает, что данный обработчик должен сработать после всех других обработчиков данного прерывания (если они есть).

_NTO_INTR_FLAGS_PROCESS

Указывает на то, что данный обработчик связан с процессом, а не с потоком. Что из этого вытекает, так это условие автоматического отключения обработчика. Если вы определяете этот флаг, обработчик будет автоматически отключен от источника прерывания при завершении процесса. Если этот флаг не определен, обработчик прерывания будет отключен от источника, когда завершится поток, подключивший его.

_NTO_INTR_FLAGS_TRK_MSK

Указывает, что ядро должно отследить, сколько раз данное прерывание было маскировано. Это приводит к несколько большей загрузке ядра, но это необходимо для корректного демаскирования источника прерываний при завершении потока или процесса.

Обработчик прерывания

Давайте рассмотрим собственно обработчик прерывания. В первом примере применим InterruptAttach(), а затем рассмотрим аналогичный случай, только с применением функции InterruptAttachEvent().

Применение функции InterruptAttach()

В продолжение примера приведем функцию intHandler() — наш обработчик прерывания. Она отвечает за микросхему последовательного порта 8250 (допустим, что она генерирует прерывание HW_SERIAL_IRQ).

/*

 * int1.c

*/

#include <stdio.h>

#include <sys/neutrino.h>

#define REG_RX   0

#define REG_II   2

#define REG_LS   5

#define REG_MS   6

#define IIR_MASK 0x07

#define IIR_MSR  0x00

#define IIR_THE  0x02

#define IIR_RX   0x04

#define IIR_LSR  0x06

#define IIR_MASK 0x07

volatile int serial_msr; // Сохраненное значение

                         // регистра состояния модема

volatile int serial_rx; // Сохраненное значение

                        // регистра приема

volatile int serial_lsr; // Сохраненное значение

                         // регистра состояния линии

static int base_reg = 0x2f8;

const struct sigevent* intHandler(void *arg, int id) {

 int iir;

 struct sigevent *event = (struct sigevent*)arg;

 /*

  * Определить (и очистить) источник прерывания

  * чтением регистра идентификации прерывания

 */

 iir = in8(base_reg + REG_II) & IIR_MASK;

 /* Нет прерывания? */

 if (iir & 1) {

  /* Значит, нет и события */

  return (NULL);

 }

 /*

  * Выяснить, что вызвало прерывание, и определить, надо ли

  * потоку что-нибудь с этим делать.

  * (Константы основаны на строении регистра

  * идентификации прерывания 8250.)

 */

 switch (iir) {

 case IIR_MSR:

  serial_msr = in8(base_reg + REG_MS);

  /* Разбудить поток */

  return (event);

  break;

 case IIR_THE:

  /* Ничего не делать */

  break;

 case IIR_RX:

  /* Считать символ */

  serial_rx = in8(base_reg + REG_RX);

  break;

 case IIR_LSR:

  /* Сохранить регистр состояния линии */

  serial_lsr = in8(base_reg + REG_LS);

  break;

 default:

  break;

 }

 /* Никого не беспокоить */

 return (NULL);

}

Первое, что бросается в глаза, — что все переменные, к которым обращается ISR, должны быть объявлены как volatile. В с единственным процессором это делается не для блага обработчиков прерываний, а для облегчения жизни потокам, которые могут быть прерваны обработчиком прерывания в любой момент. Конечно, в многопроцессорной ЭВМ обработчики прерываний вполне могли бы выполняться одновременно с кодом потоков, и в таких случаях надо быть предельно осторожными с вещами подобного рода.

С помощью ключевого слова volatile мы указываем компилятору не кэшировать значения этих переменных, поскольку они могут быть изменены в любой точке выполнения программы.

Следующее, на что мы обращаем внимание — это прототип самого обработчика прерывания. Он обозначен как const struct sigevent*. Это говорит о том, что подпрограмма intHandler() возвращает указатель на struct sigevent. Это стандарт для всех подпрограмм обработки прерываний.

Наконец, обратите внимание на то, что решение, передавать или не передавать событие потоку, принимает сам обработчик. Здесь мы генерируем событие только в случае прерывания по изменению регистра состояния модема (MSR) (событие определяется переменной event, которая передается обработчику прерывания в момент его подключения). Во всех других случаях мы игнорируем прерывание (и обновляем кое-какие глобальные переменные); однако, источник прерывания мы очищаем во всех случаях. Это выполняется считыванием порта ввода/вывода с помощью вызова in8().

Применение функции InterruptAttachEvent()

Если бы мы должны были переписать вышеприведенную программу с применением функции InterruptAttachEvent(), это бы выглядело так:

/*

 * Фрагмент int2.c

*/

#include <stdio.h>

#include <sys/neutrino.h>

#define HW_SERIAL_IRQ 3

#define REG_RX   0

#define REG_II   2

#define REG_LS   5

#define REG_MS   6

#define IIR_MASK 0x07

#define IIR_MSR  0x00

#define IIR_THE  0x02

#define IIR_RX   0x04

#define IIR_LSR  0x06

#define IIR_MASK 0x07

static int base_reg = 0x2f8;

int main(int arcgc, char **argv) {

 int intId; // Идентификатор прерывания

 int iir; // Регистр идентификации

          // прерывания

 int serial_msr; // Сохраненное значение

                  // регистра состояния модема

 int serial_rx; // Сохраненное значение регистра

                 // приема

 int serial_lsr; // Сохраненное значение

                  // регистра состояния линии

 struct sigevent event;

 // Обычная настройка main()...

 // Настроить событие

 intId = InterruptAttachEvent(HW_SERIAL_IRQ, &event, 0);

 for (;;) {

  // Ждать события от прерывания

  // (можно было использовать MsgReceive)

  InterruptWait(0, NULL);

  /*

   * Определить (и очистить) источник прерывания

   * чтением регистра идентификации прерывания

  */

  iir = in8(base_reg + REG_II) & IIR_MASK;

  // Демаскировать прерывание, чтобы оно

  // могло сработать снова

  InterruptUnmask(HW_SERIAL_IRQ, intId);

  /* Нет прерывания? */

  if (iir & 1) {

   /* Ждать нового */

   continue;

  }

  /*

   * Выяснить, что вызвало прерывание,

   * и надо ли что-то с этим делать

  */

  switch (iir) {

  case IIR_MSR:

   serial_msr = in8(base_reg + REG_MS);

   /*

    * Выполнить какую-нибудь обработку...

   */

   break;

  case IIR_THE:

   /* He делать ничего */

   break;

  case IIR_RX:

   /* Считать символ */

   serial_rx = in8(base_reg + REG_RX);

   break;

  case IIR_LSR:

   /* Запомнить регистр состояния линии */

   serial_lsr = in8(base_reg + REG_LS);

   break;

  }

 }

 /* Сюда мы не доберемся */

 return (0);

}

Обратите внимание, что функция InterruptAttachEvent() возвращает идентификатор прерывания (небольшое целое число). Мы сохранили это значение в переменной intId, чтобы впоследствии смогли с его помощью демаскировать прерывание. После того как мы подключились к прерыванию, мы должны ждать его возникновения. Поскольку в данном случае мы применили функцию InterruptAttachEvent(), при каждом возникновении прерывания мы будем получать соответствуют предварительно созданное событие. Сравните это с предыдущим случаем, где применялась InterruptAttach() — там решение о том, посылать событие или нет, принимал сам обработчик. При использовании функции InterruptAttachEvent() ядро понятия не имеет, было ли аппаратное прерывание «существенным» для нас или нет — оно просто каждый раз генерирует событие, затем маскирует соответствующее прерывание и предоставляет нам самим возможность решать, насколько это важно и что с этим делать.