Neste artigo são explorados os princípios básicos de criação de um sistema operacional de tempo real (RTOS). Usando um microcontrolador MSP430 como referência e um compilador GNU GCC, as tarefas mais importantes no processo de criação de um RTOS são detalhadas através de um projeto conhecido como “Basic RTOS” [1], criado especificamente para este fim e requerendo apenas 128 bytes de RAM e 1150 bytes de flash. Mesmo sistemas com grandes restrições de memória podem se beneficiar de RTOSs como o descrito aqui, evitando estratégias tradicionais de funcionamento apenas baseado em interrupções e facilitando o desenvolvimento. Os conceitos abordados são gerais e não estão restritos ao MSP430 muito menos ao compilador empregado, provendo um conhecimento indispensável para desenvolvedores interessados em aplicar técnicas similares aos seus projetos.
- 1. Fundamentos de SistemasOperacionais de Tempo Real Criando
seu prprio escalonador de tarefas Marcelo Barros de Almeida
[email_address]
2. A obra Fundamentos de Sistemas Operacionais de Tempo Real -
Criando seu prprio escalonador de tarefas de Marcelo Barros de
Almeida foi licenciada com uma LicenaCreative Commons - Atribuio -
Uso No-Comercial - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 No Adaptada . Com
base na obra disponvel em http://code.google.com/p/basicrtos/Podem
estar disponveis permisses adicionais ao mbito desta licena atravs
do contato direto ao autor via email [email_address] Licenciamento
Creative Commons 3. Marcelo Barros de Almeida [email_address]
- Engenheiro eletrnico (UNIFEI, 1996), mestre (UFMG, 1998),
doutor (UFMG, 2002)
Atualmente:
- Engenheiro P&D (Smar Equip. Industriais LTDA)
4. Professor do Baro de Mau (RP) Detalhes:
- http://jedizone.wordpress.com
5. http://www.twitter.com/marcelobarros 6.
http://linuxabordo.com.br/wiki/index.php?title=Marcelo_Barros 7.
http://lattes.cnpq.br/0711663486251657 smar 8. Sumrio
9. Dividindo o tempo do processador 10. Troca de contexto 11. O
escalonador 12. Adicionando tarefas 13. Inicializando o sistema 14.
Objetivos
- Interrupt driven x Multitasking
15. Explorar os princpios de um RTOS 16. Descrever via um
exemplo didtico: Basic RTOS
- Nmero fixo de tarefas (mesma prioridade)
17. Time slice diferentes 18. Requer apenas um timer 19. No
preemptivo 20. ~1150 bytes de flash, ~128 bytes de RAM 21. Fontes:
http://code.google.com/p/basicrtos/ 22. Como dividir o tempo do
processador ?
23. Tempo do RTOS
- Escalonador, interrupes, timers, etc
Estratgia:
- Definio de um tick para o sistema
24. Interrupo peridica de timer de alta prioridade 25. Avaliao
peridica das tarefas em execuo 26. Dividindo o tempo do processador
Implementando no MSP430/GCC um timer cclico: 27. Troca de
contexto
- Como compartilhar um s conjunto de registros ?
R1 (SP) R2 (SR) R4 a R15 Stack pointer Status register Registros
gerais R3 (CG) Constant generator R0 (PC) Program counter 28. Troca
de contexto
- O que acontece no momento da interrupo do temporizador ?
29. Para o MSP430:
- PC e SR salvos na pilha, automaticamente
30. A instruo reti recupera os registros da pilha, ao sair Todo
o resto do trabalho precisa ser feito para a troca de contexto SR
... Estado antes da interrupo ... PC Endereo de retorno Stack
Pointer 31. Troca de contexto
- Salvando o restante dos registros, no contexto da tarefa
corrente (no mudamos o SP ainda)
R15 R14 Stack pointer ... R3 PC SR ... 32. Troca de contexto
- Falta salvar o SP atual antes de usar um outro contexto
33. Informaes sobre a tarefa: Task Block Control (TCB) 34. Troca
de contexto
- O novo contexto o do escalonador
35. O escalonador decide qual a prxima tarefa a ser executada
36. A nova tarefa tem o seu contexto restauradao e ganha o controle
do processador 37. O escalonador 38. O escalonador
- Processar timers pode ser feito em uma tarefa tambm
39. Round Robin no a nica forma de escalonar, talvez voc no
queira ser justo sempre 40. Adicionar prioridades pode melhorar o
nvel de controle do sistema 41. Uma tarefa nula pode ser
interessante quando o sistema estiver ocioso 42. Economizar energia
pode ser um requisito 43. Adicionando tarefas
- Em geral, um processo simples:
- Definir uma funo para a tarefa
44. Reservar espao para a pilha da tarefa 45. Especificar
prioridade e slice de tempo As tarefas entram no vetor de TCBs, na
partida do sistema 46. Alguns cuidados essenciais:
- Criar o contexto inicial da tarefa na pilha dela
47. Criar um contexto para o caso de a tarefa retornar 48.
Alinhe a rea do stack 49. Adicionando tarefas 50. Adicionando
tarefas
- Criando o contexto inicial
R15 R14 pusStackPtr ... R3 PC SR BRTOS_TaskEnd pusStackBeg 51.
Adicionando tarefas 52. Adicionando tarefas
53. Inicializando o sistema
- Inicializar as variveis de controle do RTOS
54. Definir as tarefas (no existe suporte criao dinmica de
tarefas) 55. Chamar o escalonador 56. Comentrios, dvidas ?
[email_address] http://twitter.com/marcelobarros
http://code.google.com/p/basicrtos/
