RTK

1. 概述¶

RTK全称Real Time Kernel。它是一个多任务，基于优先级调度服务的系统。它提供临界段代码管理（critical section management），通过semaphore, mutex, flag, timer来实现各任务间的通讯和同步。

2. 系统初始化¶

图 2‑1 RTK系统初始化

3. 任务(task)¶

RTK Task中，Priority 0为最低优先级。在SDK中被定义为TASK_IDLE_PRIO。

设定为高优先级的任务，必须保证其执行时间越短越好。耗时的部分，需要拉到低优先级去做，避免低优先级的任务被卡死而导致系统不正常。

不要创建相同优先级的任务。

3.1. 系统任务¶

系统任务优先级最高为50，最低为0。(新SDK 更新到54 - 0)

图 3‑1 系统任务优先级

系统任务放在cus_InitTask[]中，开机时由RtkCreateSystemTask创建。

图 3‑2 新建系统任务

除了TASK_IDLE_PRIO，其它系统任务优先级必须超过自定义优先级。软件中我们会对系统任务优先级作一个偏移。

图 3‑3 系统任务优先级偏移

3.2. 自定义任务¶

自定义任务优先级最高为200，最低为1。任务由AHC_OS_CreateTask()创建。

3.2.1. 任务状态机¶

图 3‑4 任务状态

当某个任务状态满足 "(state & RTK_NON_OPERATIONAL) = RTK_READY" 条件时，意味该任务现在可以被调度，无需等待其它额外事件。

图 3‑5 任务状态

3.2.2. 调度方案¶

• 多级队列调度

• 抢占式，基于优先级

• 相同优先级任务，先准备好的先处理

图 3‑6 调度方案

4. 临界段代码管理(Critical Section)¶

• MsEnterRegion() / MsLeaveRegion()

  • 任务能够被中断但是不可以被抢占

  • 由Rtk_RegionCount计数器控制，0 \<= Rtk_RegionCount \<= 255

    

    图 4‑1 临界段代码管理1

• MsEnableInterruptUser() / MsDisableInterruptUser()

  • User mode中断获取锁

  • 操作INTC（System Interrupt Controller）掩码

    

    图 4‑2 临界段代码管理2

• MsEnableInterrupt() / MsDisableInterrupt()

  • Kernel mode 中断获取锁

  • 操作ARM CPSR IRQ 位

    

    图 4‑3 临界段代码管理3

5. 信号量(Semaphore)¶

• Semaphore通常用在任务同步，临界段代码管理，事件通知等情况

• 每一个semaphore包含一个令牌（token）和一个任务队列（task queue）

• 等待中的任务按照优先级顺序激活

• Semaphore必须在启动任务时创建

图 5‑1 任务优先级

6. 互斥(Mutual Exclusion Object)¶

• 通常用于保护关键区域的访问

• 等待中的任务按照优先级顺序激活

• Mutex 必须在启动任务时创建

• Mutex 必须要由获得锁的任务来释放

• 支持优先级继承协议

图 6‑1 优先级继承

7. 标志(Flag)¶

• Flag是由一个字（word）32位（bits）数据表示的任务同步机制

• Flag中的每一位表示一个条件，而线程在等待单个条件或条件组合被满足

• 当规定的所有条件或者条件组合满足时，等待中的线程将会被唤醒

• 信令线程可以根据特定条件设置或重置位，以便执行适当的线程

• Flags可以在应用程序运行时随时创建

8. 中断¶

• 只有一级中断服务程序

• 所有的RTK 服务都允许中断

9. 定时器¶

• 支持两类定时器服务

  • 消息类型

    在接收任务解析器中完成

  • 回调类型

    在最高定时器任务中完成

    必须避免复杂的处理程序

• 时钟精度为4.6 毫秒

• 支持一次性和周期性计时

10. 内存¶

10.1.1. Pool和Heap的区别¶

• 两种类型的动态内存管理

  • 固定大小: pool

  • 可变大小: heap

• Pool

  • 可以调整内存池和簇数量

  • 从Heap中获取空间并在启动时创建

  • 速度快，没有碎片，但灵活性低(适合实时)

• Heap

  • Heap大小等于 "total physical ram" 减去"static memory"

  • Validated GKI algorithm to achieve defragmentation

  • 每个Block需要32字节对齐。

  • RTK heap 比较低效，它总是从heap 顶端开始线性查找第一个合适的可用内存。

    

    图 10‑1 RTK系统Heap

• 一般的malloc调用

  • 8x39目前只用"heap"。

  • Malloc的地址需要对齐，比如32字节。

11. Cache和 Non Cache¶

RTK中，当CPU要写东西到DRAM时，会先进入Write Buffer，而不是直接进DRAM的物理地址。就算用的Buffer是Non Cache也一样。

例如，

• UI画图 --DRAM，GOP ENGINE拿DRAM叠图。图画完时，物理内存内的数据可能还没有更新。

• CPU写I2C的命令进DRAM，透过I2C DMA去拿DRAM数据，物理内存内的数据可能还没有更新。

这个时候需要调用下面函数去刷掉(Flush) Write Buffer，避免出现问题。

DrvChipFlushMiuPipe()

即当我们通过CPU向DRAM存取数据，然后又需要HW ENGINE去存取DRAM中的这一些数据时，就需要调用上面的函数。

注：RIU (register fifo)模式不包括在内。

12. RTK内存分配¶

12.1. RTK中存储管理单元（MMU）设定¶

0x20000000 ~ 0x28000000 属于CACHE //833x

0x90000000 ~ 0x98000000 属于NON CACHE

12.2. 内存分配函数¶

图 12‑1 内存分配函数

在图12-1中，ppUserPtr为虚拟地址，CPU 读写或memset / memcpy都是用这个地址。pMiuAddr为MIU地址，HW ENGINE使用这个地址。

图 12‑2 虚拟地址和物理地址互转

图 12‑3 物理地址转为MIU地址