AUTOSAR笔记：OS

Task
- Basic Task
- Extended Task
Alarms
Interrupt
IOC
OS Resource
OS运行实例
参考

Task

AUTOSAR定义2种Task：Basic Task（基础任务），Extended Task（扩展任务）.

区别：Extended Task多了一个等待状态，相当于Linux中的阻塞态（等待外部IO事件）.

Task可配置为自启动、Alarm周期触发、手动触发.

Basic Task

特点：优先级高的Task先执行，优先级低的可被抢占.

启动OS后，所有Task进入挂起状态；
由用户触发需要执行的Task（通常在Davinci中配置，可生成代码，如配置成初始化后执行，或100ms周期性执行）；
被触发的Task进入准备状态，等待OS调用 <=> Linux 就绪态；
OS根据优先级调度Task，如果有高优先级Task进入准备状态，OS就会暂停执行低优先级Task <=> 运行态；

Basic Task生命周期：

from ref [1]

Extended Task

Basic Task有个缺点：如果Basic Task需要等待IO事件，那么将会一直死循环等待，而不放弃CPU资源

Extended Task在Basic Task基础上添加了等待状态，以解决该问题. Task在运行时，如果需要等待IO资源（可能是某个事件，WaitEvent），那么会主动放弃CPU资源，进入等待状态. 这样，低优先级Task得以执行. 等到等待的资源得以满足（事件发生，setEvent），那么Task会进入准备状态.

from ref. [1]

Alarms

Task从挂机状态 → 准备状态，可由一个配置好的周期触发完成，这个周期就是由Alarms（闹钟）完成.

Alarams设置一个周期定时，不仅能触发Task，还能设置Event事件，或者调用回调函数.

可在Davinci中完成Alarms设置，或者Task中修改.

Alarms的基准时间是怎么来的？

通过硬件定时器产生的Tick Time(如S32K144, core interrupt 15 System timer/SysTick)，Tick时间跨度可在Davinci中配置. 当SysTicker.counter达到指定值时，Alarms设置的定时就触发了.

Interrupt

中断优先级 > Task

AUTOAR OS中断又分为：一类中断、二类中断

优先级：一类中断 > 二类中断

一类中断（Cat1）

不访问OS服务，中断执行完后，返回中断发生处（相当于MCU原始中断）. OS依然按正常的调度执行

二类中断（Cat2）(常用)

访问部分OS服务，但有些OS服务不被允许，如TerminateTask. 中断执行完后，OS重新调度Task

IOC

IOC（Inter OS Application Communicatoin），在内存中开辟一个被保护的IOC区域，用于核间通信. 支持多输入多输出，由OS管理，Davinci中一般自动生成，无需修改.

OS Resource

2个以上Task并行访问同一资源，可能出错. OS Resource用于避免这类问题，将资源锁住，类似于Linux 互斥锁.

既然用到锁，就存在死锁问题. AUTOSAR OS如何解决死锁问题？

答：有多种方法.
1）优先级天花板协议（PCP）
当任务取得资源时，临时提升其优先级至资源的天花板级别

2）严格资源排序
所有任务必须按顺序申请资源，违反顺序的配置将触发编译报错

3）超时强制释放资源

另外，有2种设计方法可以避免死锁：
1）单一资源请求原则：每次只申请一个资源，在下次申请资源前必须释放

2）不可抢占原则：确保对资源的操作是原子操作，无法被中断. 确定是禁用中断时间通常有严格要求，如MPC5744P要求<20μs

OS运行实例

下面看一个OS启动后的运行实例，看看5个Task（Task1..5）发生了什么.

from ref. [2]

启动OS

红色代表当前流程运行之处（可以认为是PC指针）. 启动OS后，会触发3个能自启动的Task（"AutoStart=true"所指3个Task）

BtInit（Task1）：Task1先运行Initialization代码进行初始化，调用IOC与Task2进行了核间通信，最后Terminate结束任务. Task1通过ioc_Write向IOC写数据，Task2通过ioc_Read从IOC读取数据.
EtReceive（Task3）：Task3先运行Application code2，然后等待Event1事件.
ErTransmit（Task5）：Task5先运行Application code4，然后获取OS Resource资源，但未释放（未调用ReleaseResource）；接着等待Event2、3

如果没有Alarms和Interrupt（中断），各任务能运行的代码到此为止.

周期Alarms

from ref. [2]

如果Alarms突然触发，会先触发（ActivateTask）Task2 BtCyclic，并且设置Event1

BtCyclic（Task2）：先运行Application Code1；再通过ioc_Read读取IOC数据；最后Terminate结束
EtReceive（Task3）：由于等到的Event1事件到来，那么继续执行代码，它会通过ActivateTask触发Task4
BtCyclic（Task4）：先运行Application Code3；再设置Event2，会触发Task5的执行（如果它在等待Event2）；然后，获取OS Resource，但是，由于Task5 EtTransmit一直占用Resource不释放，因此获取失败；最后直接Terminate
EtTransmit（Task5）：被BtCyclic触发事件Event2后，继续执行Application Code5

中断Interrupt

接着2，如果此时发生中断

ISR Cat2：先获取Resource资源，但会失败，因为Task4未释放；然后，设置Event3，由于Task5 EtTrasmit正在执行Application Code5，未等待Event3，所以此时设置Event3没有效果
EtTransmit：继续执行Application Code5

问题：如果Interrupt比Alarm先到呢？

答：ISR Cat2会获取Resource，但不会释放，接着设置Event3；
Task5会获取Resource失败，而在等待Event3时，由于ISR Cat2设置Event3而触发运行Application Code5；
等Alarm到来后，Task4 设置Event2没有效果，获取Resource失败.