Компоненты и технологии • №2 '2011 компоненты
компоненты микроконтроллеры iMeaning
жүктеу/скачать 4.1 Mb. Pdf көрінісі
|
| компоненты
микроконтроллеры iMeaning • — значение, смысл передаваемо- го через очередь параметра; iValue • — числовое значение параметра. Задача ПИД-регулятора частоты враще- ния двигателя ответственна за главную функцию устройства — поддержание ча- стоты вращения на заданном уровне. Задача ПИД-регулятора должна соответствующим образом реагировать на действия оператора и команды по CAN-интерфейсу, она полу- чает информацию о внешних воздействиях, считывая сообщения из очереди. Задача обслуживания CAN-интерфейса отвечает за обработку входящих по CAN- шине сообщений, декодирует их и посылает сообщение в виде структуры xData в задачу ПИД-регулятора. Значение члена структу- ры iMeaning «установка скорости» позволяет задаче ПИД-регулятора определить, что зна- чение iValue, равное 600, есть не что иное, как новое значение уставки скорости вращения. Задача обслуживания человеко-машин- ного интерфейса ответственна за взаимодей- ствие оператора с контроллером двигателя. Оператор может вводить значения параме- тров, давать команды контроллеру, наблюдать его текущее состояние. Когда оператор нажал кнопку аварийной остановки двигателя, за- дача обслуживания человеко-машинного ин- терфейса сформировала соответствующую структуру xData. Поле iMeaning указывает на нажатие оператором некоторой кноп- ки, а поле iValue — уточняет какой именно: кнопки аварийного останова. Такого рода со- общения (связанные с возникновением ава- рийной ситуации) целесообразно помещать не в конец, а в начало очереди, так, чтобы за- дача ПИД-контроллера обработала их раньше остальных находящихся в очереди, сократив, таким образом, время реакции системы. Рассмотрим учебную программу № 3, в ко- торой, как и в учебной программе № 2, будет две задачи-передатчика сообщений и одна задача-приемник. Однако в качестве едини- цы передаваемой информации на этот раз выступает структура, которая содержит све- дения о задаче, которая передала это сообще- ние. Кроме того, продемонстрирована дру- гая схема назначения приоритетов задачам, когда задача-приемник имеет более низкий приоритет, чем задачи-передатчики. #include #include #include #include “FreeRTOS.h” #include “task.h” #include “queue.h” /* Номера функций-передатчиков сообщений */ #define mainSENDER_1 1 #define mainSENDER_2 2 /* Объявить переменную-дескриптор очереди. Эта переменная * будет использоваться для ссылки на очередь после ее создания. */ xQueueHandle xQueue; /* Определить структуру, которая будет элементом очереди */ typedef struct { unsigned char ucValue; unsigned char ucSource; } xData; /* Определить массив из двух структур, которые будут * записываться в очередь */ static const xData xStructsToSend[ 2 ] = { { 100, mainSENDER_1 }, /* Используется задачей-передатчиком 1 */ { 200, mainSENDER_2 } /* Используется задачей-передатчиком 2 */ }; /*-----------------------------------------------------------*/ /* Функция, реализующая задачи-передатчики */ void vSenderTask(void *pvParameters) { /* Будет создано несколько экземпляров задачи. В качестве * параметра задаче будет передан указатель на структуру xData. */ /* Переменная, которая будет хранить результат выполнения * xQueueSendToBack(): */ portBASE_TYPE xStatus; /* Бесконечный цикл */ for (;;) { /* Записать структуру в конец очереди. * 1-й параметр — дескриптор очереди, в которую будет * производиться запись, очередь создана до запуска * планировщика, и ее дескриптор сохранен в глобальной * переменной xQueue. * 2-й параметр — указатель на структуру, которая будет * записана в очередь, в данном случае указатель передается * при создании экземпляра задачи (pvParameters). * 3-й параметр — продолжительность тайм-аута, в течение * которого задача будет находиться в блокированном * состоянии, ожидая появления свободного места в очереди. * Макроопределение portTICK_RATE_MS используется для * преобразования времени 100 мс в количество системных * квантов. */ xStatus = xQueueSendToBack(xQueue, pvParameters, 100 / portTICK_RATE_MS); if (xStatus != pdPASS) { /* Запись в очередь не произошла по причине того, что * очередь на протяжении тайм-аута оставалась заполненной. * Такая ситуация свидетельствует об ошибке, так как * очередь-приемник создаст свободное место в очереди, * как только обе задачи-передатчика перейдут * в блокированное состояние */ puts(“Could not send to the queue.\r\n”); } /* Сделать принудительный вызов планировщика, позволив, * таким образом, выполняться другой задаче-передатчику. * Переключение на другую задачу произойдет быстрее, чем * окончится текущий квант времени. */ taskYIELD(); } } /*------------------------------------------------------------------------*/ /* Функция, реализующая задачу-приемник */ void vReceiverTask(void *pvParameters) { /* Структура, в которую будет копироваться прочитанная из * очереди структура */ xData xReceivedStructure; /* Переменная, которая будет хранить результат выполнения * xQueueReceive() */ portBASE_TYPE xStatus; /* Бесконечный цикл */ for (;;) { /* Эта задача выполняется, только когда задачи-передатчики * находятся в блокированном состоянии, а за счет того, что * приоритет у них выше, блокироваться они могут, только * если очередь полна. Поэтому очередь в этот момент должна * быть полна. То есть текущее количество элементов * очереди должно быть равно ее размеру — 3. */ if (uxQueueMessagesWaiting(xQueue) != 3) { puts(“Queue should have been full!\r\n”); } /* Прочитать структуру из начала очереди. * 1-й параметр — дескриптор очереди, из которой будет * происходить чтение, очередь создана до запуска * планировщика, и ее дескриптор сохранен в глобальной * переменной xQueue. * 2-й параметр — указатель на буфер, в который будет * скопирована структура из очереди. В данном случае — * указатель на структуру xReceivedStructure. * 3-й параметр — продолжительность тайм-аута. В данном * случае задана равной 0, что означает задача не будет * “ожидать”, если очередь пуста. Однако так как эта задача * получает управление, только если очередь полна, то чтение * элемента из нее будет всегда возможно. */ xStatus = xQueueReceive(xQueue, &xReceivedStructure, 0); if (xStatus == pdPASS) { /* Структура успешно принята, вывести на экран название * задачи, которая эту структуру поместила в очередь, * и значение абстрактного параметра */ if (xReceivedStructure.ucSource == mainSENDER_1) { printf(“From Sender 1 = %d\r\n”, xReceivedStructure.ucValue); } else { printf(“From Sender 2 = %d\r\n”, xReceivedStructure.ucValue); } } else { /* Данные не были прочитаны из очереди. * При условии, что очередь должна быть полна, означает * аварийную ситуацию */ puts(“Could not receive from the queue.\r\n”); } } } /*------------------------------------------------------------------------*/ /* Точка входа. С функции main() начнется выполнение программы. */ int main(void) { /* Создать очередь размером 3 элемента для хранения * структуры типа xData. * Размер элемента установлен равным размеру структуры xData. * Дескриптор созданной очереди сохранить в глобальной * переменной xQueue. */ xQueue = xQueueCreate(3, sizeof(xData)); /* Если очередь успешно создана (дескриптор не равен NULL) */ if (xQueue != NULL) { /* Создать 2 экземпляра задачи-передатчика. Параметр, * передаваемый задаче при ее создании, указатель на структуру, * которую экземпляр задачи-передатчика * будет записывать в очередь. * Задача-передатчик 1 будет постоянно записывать структуру * xStructsToSend[ 0 ]. * Задача-передатчик 2 будет постоянно записывать структуру * xStructsToSend[ 1 ]. * Обе задачи создаются с приоритетом 1. */ xTaskCreate(vSenderTask, “Sender1”, 1000, ( void * ) &( xStructsToSend[ 0 ] ), 2, NULL); xTaskCreate(vSenderTask, “Sender2”, 1000, ( void * ) &( xStructsToSend[ 1 ] ), 2, NULL); /* Создать задачу-приемник, которая будет считывать числа * из очереди. * Приоритет = 2, то есть выше, чем у задач-передатчиков. */ xTaskCreate(vReceiverTask, “Receiver”, 1000, NULL, 1, NULL); /* Запуск планировщика. Задачи начнут выполняться. */ vTaskStartScheduler(); } else { /* Если очередь не создана */ } /* При успешном создании очереди и запуске планировщика * программа никогда “не дойдет” до этого места. */ for (;;) ; } Результат выполнения учебной програм- мы № 3 показан на рис. 6, на котором видно, что теперь задача-приемник владеет инфор- мацией о том, какая именно задача передала то или иное сообщение. В момент времени (1) (рис. 7) управление получает одна из задач-передатчиков, так как приоритет их выше, чем у задачи-приемника. Пусть это будет задача-передатчик 1. Она записывает первый элемент в пустую оче- редь и вызывает планировщик (момент времени (2)). Планировщик передает управ- ление другой задаче с таким же приорите- том, то есть задаче-передатчику 2. Та запи- сывает еще один элемент в очередь (теперь в очереди 2 элемента) и отдает управление задаче-передатчику 1 (момент времени (3)). Задача-передатчик 1 записывает 3-й элемент в очередь, теперь очередь заполнена. Когда управление передается задаче-передатчику 2, она обнаруживает, что не может запи- сать новый элемент в очередь, и переходит в блокированное состояние (момент вре- мени (5)). Управление снова получает задача- передатчик 1, однако очередь по-прежнему заполнена, и задача-передатчик 1 также бло- кируется в ожидании освобождения места в очереди (момент времени (6)). Так как все задачи с приоритетом 2 теперь блокированы, управление получает задача- приемник, приоритет которой ниже и ра- вен «1» (момент времени (6)). Она считывает один элемент из очереди, освобождая таким |