嵌入式編程上下文切換及完美解耦的一種方法
[導讀]上下文快速切換-cpost應用我們通常認為，在中斷中，不能執(zhí)行耗時的操作，否則會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其對于嵌入式編程。對于帶操作系統(tǒng)的程序而言，可以通過操作系統(tǒng)的調度，將中斷處理分成兩個部分，耗時的操作可以放到線程中去執(zhí)行，但是對于沒有操作系統(tǒng)的情況，又應該如何處理呢比較常見的，...
上下文快速切換 - cpost應用
我們通常認為，在中斷中，不能執(zhí)行耗時的操作，否則會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其對于嵌入式編程。對于帶操作系統(tǒng)的程序而言，可以通過操作系統(tǒng)的調度，將中斷處理分成兩個部分，耗時的操作可以放到線程中去執(zhí)行，但是對于沒有操作系統(tǒng)的情況，又應該如何處理呢比較常見的，我們可能會定義一些全局變量，作為flag，然后在mainloop中不停的判斷這些flag，再在中斷中修改這些flag，最后在mainloop中執(zhí)行具體的邏輯，但是這樣，無疑會增加耦合，增加程序維護成本。cpost
cpost正是應用在這種情況下的一個簡單但又十分方便的工具，它可以特別方便的進行上下文的切換，減少模塊耦合。cpost鏈接：?https://github.com/NevermindZZT/cpost?cpost借鑒的Android的handler機制，通過在mainloop中跑一個任務，然后在其他地方，可以是中斷，也可以是模塊邏輯中，直接拋出需要執(zhí)行的函數(shù)，使其脫離調用處的上下文，運行在mainloop中。cpost還支持延遲處理，可以指定函數(shù)在拋出后多久執(zhí)行
使用
cpost的使用十分簡單，這里以使用在嵌入式無操作系統(tǒng)中為例，主要用作中斷延遲處理的情況1、配置系統(tǒng)tick
配置cpost.h中的宏CPOST_GET_TICK()，配置成獲取系統(tǒng)tick，以stm32 hal為例#define?????CPOST_GET_TICK()????????????HAL_GetTick()
2、配置處理進程
在mainloop調用cpostProcess函數(shù)
int?main(void)
{
????...
????while?(1)
????{
????????cpostProcess();
????}
????return?0;
}
3、拋出任務
在中斷等需要進行上下文切換的地方調用cpsot接口，使其在mainloop中運行cpost(intHandler);
原理解析
cpost的原理其實很簡單，其代碼量也十分少，總共加起來就只有幾十行代碼，cpost維護了一個而全局的數(shù)組CpostHandler?cposhHandlers[CPOST_MAX_HANDLER_SIZE]?=?{0};
其中，數(shù)組的每一個元素表示包含了需要執(zhí)行的函數(shù)和參數(shù)，當調用cpost接口時，被post的函數(shù)和參數(shù)會被保存在這個數(shù)組中，然后mainloop中運行的cpostProcess函數(shù)會遍歷這個數(shù)組，當滿足條件時，執(zhí)行對應的函數(shù)，從而達到上下文切換的目的void?cpostProcess(void)
{
????for?(size_t?i?=?0;?i?????{
????????if?(cposhHandlers[i].handler)
????????{
????????????if?(cposhHandlers[i].time?==?0?||?CPOST_GET_TICK()?>=?cposhHandlers[i].time)
????????????{
????????????????cposhHandlers[i].handler(cposhHandlers[i].param);
????????????????cposhHandlers[i].handler?=?NULL;
????????????}
????????}
????}
}
其實，cpost的方式，和一開始提到的使用全局的flag進行上下文切換的方法很像，只不過，cpost通過一個數(shù)組的維護和直接post函數(shù)的方式，省去了維護flag的成本，也不需要將需要執(zhí)行的函數(shù)耦合到mianloop中，從而變得簡單易用。完美解耦 - cevent應用
對于模塊化編程來說，如何實現(xiàn)各模塊間的解耦一直是一個比較令人頭疼的問題，特別是對于嵌入式編程，由于控制邏輯復雜，并且對程序體積有控制，經(jīng)常容易寫出各獨立模塊之間相互調用的問題。由此，cpost中的cevent組件，通過模仿Android系統(tǒng)中的廣播機制，提供了一種非常簡單的模塊間解耦實現(xiàn)。原理
cevent借鑒的是Android系統(tǒng)的廣播機制，一方面，各模塊在工作的時候，都會有多個具體的事件點，在高耦合的編程中，可能會在這些地方調用其他模塊的功能，比如說，在通信模塊接收到指令的時候，需要閃爍一下指示燈。使用cevent，我們可以在這些地方拋出一個事件，當前模塊不需要關心在這各地方需要執(zhí)行哪些其他模塊的邏輯，由其他模塊，或者用戶定義一個事件監(jiān)聽，當具體的事件發(fā)生時，執(zhí)行相應的動作。使用
cevent使用注冊的方式監(jiān)聽事件，會依賴于編譯環(huán)境，目前支持keil，iar，和gcc，對于gcc，需要修改鏈接文件(.ld)，在只讀數(shù)據(jù)區(qū)添加：_cevent_start?=?.;
KEEP?(*(cEvent))
_cevent_end?=?.;
1、初始化cevent
系統(tǒng)初始化時，調用ceventInitceventInit();
2、注冊cevent事件監(jiān)聽
在c文件中，調用CEVENT_EXPORT導出事件監(jiān)聽CEVENT_EXPORT(0,?handler,?(void?*)param);
3、發(fā)送cevent事件
在事件發(fā)生的地方，調用ceventPost拋出事件ceventPost(0);
使用cevent解耦模塊初始化
嵌入式編程中，我們習慣會在程序啟動的時候，調用各個模塊的初始化函數(shù)，其實這也是一種耦合，會造成main函數(shù)中出現(xiàn)很長的初始化代碼，借助cevent，我們可以對初始化進行優(yōu)化解耦。1、定義初始化事件
定義初始化事件的值，對于初始化，有些模塊可能會依賴于其他模塊的初始化，會有一個先后順序要求，所以這里我們可以把初始化分成兩個階段，定義兩個事件，當然，如果有更復雜的要求，可以再多分幾個階段，只需要多定義幾個事件就行#define?????EVENT_INIT_STAGE1???????0
#define?????EVENT_INIT_STAGE2???????1
2、初始化cevent，拋出事件
在main函數(shù)中初始化cevent，并拋出初始化事件int?main(void)
{
????...
????ceventInit();
????ceventPost(EVENT_INIT_STAGE1);
????ceventPost(EVENT_INIT_STAGE2);
????...
????return?0;
}
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