Huawei LiteOS.png
本次内容主要以Huawei LiteOS为主，讲解Huawei LiteOS内核所提供任务的创建、删除、延迟、挂起、恢复等功能，以及锁定和解锁任务调度，支持任务按优先级高低的抢占调度及同优先级时间片轮转调度。在 LiteOS 中，一个任务就是一个线程，多个任务按照优先级进行抢占式调度，达到多个任务“同时”运行的目的。Huawei LiteOS系统中的每个任务都有多种运行状态，当系统初始化完成并启动调度器后，系统中所有创建的任务就由内核进行调度，在不同运行状态之间切换，同时在系统中竞争一定的资源。
任务的状态有以下四种：
①就绪（Ready）：该任务在就绪列表中，只等待 CPU；
②运行（Running）：该任务正在执行；
③阻塞（Blocked）：该任务不在就绪列表中。包含任务被挂起、任务被延时、任务正在等待信号量、读写队列或者等待读写事件等；
④退出态（Dead）：该任务运行结束，等待系统回收资源。
下面我们将进入Huawei LiteOS实验的具体讲解：
一、LiteOS内核的任务管理
本次实验内容为：创建两个任务，一个低优先级任务task1，一个高优先级任务task2，两个任务都会每隔2s在串口打印自己的任务id号，在串口终端中观察两个任务的运行情况。
1.点击进入IoT studio软件，并打开之前所创建的 HelloWorld 工程，基于此工程进行实验。
点击进入IoT studio软件并打开HelloWorld工程
2.进入 HelloWorld 工程后在资源管理器中找到Demo文件夹，右击Demo文件夹，选择新建文件夹
在Demo文件夹中，点击新建文件夹
点击创建osal_kernel_demo文件夹
创建osal_kernel_demo文件夹.png
3.接下来在osal_kernel_demo文件夹中，新建第1个实验文件osal_task_demo.c文件，并开始编写代码：
双击打开osal_task_demo.c文件，输入下列编码
/* 使用osal接口需要包含该头文件 */
#include <osal.h>
/* 任务优先级宏定义（shell任务的优先级为10） */
#define USER_TASK1_PRI 12 //低优先级
#define USER_TASK2_PRI 11 //高优先级
/* 任务ID */
uint32_t user_task1_id = 0;
uint32_t user_task2_id = 0;
/* 任务task1入口函数 */
static int user_task1_entry()
{
int n = 0;
/* 每隔2s在串口打印一次，打印5次后主动结束 */
for(n = 0; n < 5; n++)
{
printf("task1: my task id is %ld, n = %d!\r\n", user_task1_id, n);
/* 任务主动挂起2s */
osal_task_sleep(2*1000);
}
printf("user task 1 exit!\r\n");
/* 任务结束 */
return 0;
}
/* 任务task2入口函数 */
static int user_task2_entry()
{
/* 每隔2s在串口打印一次，不结束 */
while (1)
{
printf("task 2: my task id is %ld!\r\n", user_task2_id);
/* 任务主动挂起2s */
osal_task_sleep(2*1000);
}
}
/* 标准demo启动函数，函数名不要修改，否则会影响下一步实验 */
int standard_app_demo_main()
{
/* 创建任务task1 */
user_task1_id = osal_task_create("user_task1",user_task1_entry,NULL,0x400,NULL,USER_TASK1_PRI);
/* 创建任务task2 */
user_task2_id = osal_task_create("user_task2",user_task2_entry,NULL,0x400,NULL,USER_TASK2_PRI);
return 0;
4.编写完成之后，将我们所编写的osal_task_demo.c文件添加到makefile中，并加入整个工程的编译,也可以直接修改Demo文件夹下的user_demo.mk配置文件，添加如下代码：
#example for osal_task_demo
ifeq ($(CONFIG_USER_DEMO), "osal_task_demo")
user_demo_src = ${wildcard $(TOP_DIR)/targets/STM32L431_BearPi/Demos/osal_kernel_demo/osal_task_demo.c}
user_demo_defs = -D CONFIG_OSAL_TASK_DEMO_ENABLE=1
endif
添加至如图所示位置
5.再将osal_task_demo.c文件加入makefile中进行编译。并在资源管理器下的.sdkconfig文件末尾进行配置：
CONFIG_USER_DEMO = "osal_task_demo"
添加位置如图所示
6.由于我们修改了mk配置文件，所以需点击重新编译按钮（即①），编译完成后再点击下载按钮（即②）烧录程序。
重新编译①与下载烧录程序②
7.程序烧录完成后，即可看到程序已经开始运行，在工程-工程配置-串口配置中，可对串口进行配置
打开工程进行串口配置
8.串口配置完成后，可在串口终端中可看到实验的输出内容：
实验输出内容.png
9.总结：在系统启动后，首先打印版本号，串口shell的优先级为10，最先打印shell信息，接下来task1先创建，但是优先级较低，所以后创建的task2抢占执行，task2打印后主动挂起2s，这时task1开始执行，依次执行5次后task1结束，task2一直保持运行。
二、 LiteOS的互斥锁
关于互斥锁的使用方式
多任务环境下会存在多个任务访问同一公共资源的场景，而有些公共资源是非共享的，需要任务进行独占式处理。在任意时刻，互斥锁的状态只有两种：开锁和闭锁。
当有任务持有时，互斥锁处于闭锁状态，这个任务获得该互斥锁的所有权。当该任务释放它时，该互斥锁被开锁，任务失去该互斥锁的所有权。当一个任务持有互斥锁时，其他任务将不能再对该互斥锁进行开锁或持有。当一个互斥锁为加锁状态时，此时其他任务如果想访问这个公共资源则会被阻塞，直到互斥锁被持有该锁的任务释放后，其他任务才能重新访问该公共资源，此时互斥锁再次上锁，如此确保同一时刻只有一个任务正在访问这个公共资源，保证了公共资源操作的完整性。
本次实验内容为：创建两个任务，一个低优先级任务task1，一个高优先级任务task2，两个任务之间依次对共享资源上锁、操作、解锁，在串口终端中观察两个任务的运行情况。
1.点击进入IoT studio软件，并打开之前所创建的 HelloWorld 工程，基于此工程进行实验。
点击进入IoT studio软件并打开HelloWorld工程
2.进入 HelloWorld 工程后在资源管理器中找到Demo文件夹，右击Demo文件夹，
点击新建文件夹osal_kernel_demo用于存放内核的实验文件（如果已有请忽略这一步）。
在Demo文件夹中，点击新建文件夹
点击创建osal_kernel_demo文件夹
创建osal_kernel_demo文件夹.png
3.在osal_kernel_demo文件夹中新建一个实验文件 osal_mutex_demo.c，开始编写代码：
新建 osal_mutex_demo.c文件
于 osal_mutex_demo.c文件中添加下列代码：
/* 使用osal接口需要包含该头文件 */
#include <osal.h>
/* 任务优先级宏定义（shell任务的优先级为10） */
#define USER_TASK1_PRI 12 //低优先级
#define USER_TASK2_PRI 11 //高优先级
/* 共享资源 */
uint32_t public_value = 0;
/* 互斥锁索引ID */
osal_mutex_t public_value_mutex;
/* 任务task1入口函数 */
static int user_task1_entry()
{
while(1)
{
/* 尝试获取互斥锁 */
if(true == osal_mutex_lock(public_value_mutex))
{
/* 获取到互斥锁，对共享资源进行操作 */
printf("\r\ntask1: lock a mutex.\r\n");
public_value += 10;
printf("task1: public_value = %ld.\r\n", public_value);
/* 对共享资源操作完毕，释放互斥锁 */
printf("task1: unlock a mutex.\r\n\r\n");
osal_mutex_unlock(public_value_mutex);
/* 满足条件则结束任务 */
if(public_value > 100)
break;
}
}
/* while(1)会执行结束，所以需要返回值 */
return 0;
}
/* 任务task2入口函数 */
static int user_task2_entry()
{
while (1)
{
/* 尝试获取互斥锁 */
if(true == osal_mutex_lock(public_value_mutex))
{
/* 获取到互斥锁，对共享资源进行操作 */
printf("\r\ntask2: lock a mutex.\r\n");
public_value += 5;
printf("task2: public_value = %ld.\r\n", public_value);
/* 对共享资源操作完毕，释放互斥锁 */
printf("task2: unlock a mutex.\r\n\r\n");
osal_mutex_unlock(public_value_mutex);
/* 满足条件则结束任务 */
if(public_value > 90)
break;
/* 优先级较高，需要挂起一下，让task1获取到互斥锁，否则task2再次上锁，形成死锁 */
osal_task_sleep(10);
}
}
/* while(1)会执行结束，所以需要返回值 */
return 0;
}
/* 标准demo启动函数，函数名不要修改，否则会影响下一步实验 */
int standard_app_demo_main()
{
/* 创建互斥锁public_value_mutex */
osal_mutex_create(&public_value_mutex);
/* 创建任务task1 */
osal_task_create("user_task1",user_task1_entry,NULL,0x400,NULL,USER_TASK1_PRI);
/* 创建任务task2 */
osal_task_create("user_task2",user_task2_entry,NULL,0x400,NULL,USER_TASK2_PRI);
return 0;
}
4.编写完成之后，将我们所编写的osal_mutex_demo.c文件添加到makefile中，并加入整个工程的编译,也可以直接修改Demo文件夹下的user_demo.mk配置文件，添加如下代码：
#example for osal_mutex_demo
ifeq ($(CONFIG_USER_DEMO), "osal_mutex_demo")
user_demo_src = ${wildcard $(TOP_DIR)/targets/STM32L431_BearPi/Demos/osal_kernel_demo/osal_mutex_demo.c}
endif
添加位置如图所示：
添加位置如图所示
5.再将osal_mutex_demo.c文件加入makefile中进行编译。并在资源管理器下的.sdkconfig文件末尾进行配置：
CONFIG_USER_DEMO = "osal_mutex_demo"
配置如图所示：
配置如图所示
6.由于我们修改了mk配置文件，所以需点击重新编译按钮（即①），编译完成后再点击下载按钮（即②）烧录程序。
重新编译①与下载烧录程序②
7.程序烧录完成后，即可看到程序已经开始运行，在工程-工程配置-串口配置中，可对串口进行配置
打开工程进行串口配置
8.串口配置完成后，可在串口终端中可看到实验的输出内容：
实验输出内容.png
9.总结：在系统启动后，首先打印版本号，串口shell的优先级为10，最先打印shell信息，接下来task1先创建，但是优先级较低，所以后创建的task2抢占执行，task2获取到互斥锁，对共享资源进行操作，操作完毕解锁，然后主动挂起，task1获取到互斥锁，对共享资源进行另一个操作，操作完毕解锁，在task1操作的时候，task2早已挂起完毕，但是获取不到互斥锁，所以挂起等待，在task1解锁后，堵塞的task2被唤醒开始执行。
三、 LiteOS的内存管理
关于内存管理
在系统运行的过程中，一些内存空间大小是不确定的，比如一些数据缓冲区，所以系统需要提供内存空间的管理能力，用户可以在使用的时候申请需要的内存空间，使用完毕释放该空间，以便再次利用。Huawei LiteOS 的内存管理模块通过对内存的申请/释放操作，来管理用户和OS对内存的使用，使内存的利用率和使用效率达到最优，同时最大限度地解决系统的内存碎片问题。
动态内存管理，即在内存资源充足的情况下，从系统配置的一块比较大的连续内存（内存池），根据用户需求，分配任意大小的内存块。当用户不需要该内存块时，又可以释放回系统供下一次使用。与静态内存相比，动态内存管理的好处是按需分配，缺点是内存池中容易出现碎片。
LiteOS动态内存支持 DLINK 和 BEST LITTLE 两种标准算法。
本次实验内容为：创建一个任务，从最小字节开始，不停的申请分配内存，释放分配的内存，直到申请失败，串口终端中观察可以申请到的最大字节。
1.点击进入IoT studio软件，并打开之前所创建的 HelloWorld 工程，基于此工程进行实验。
点击进入IoT studio软件并打开HelloWorld工程
2.进入 HelloWorld 工程后在资源管理器中找到Demo文件夹，右击Demo文件夹，选择新建文件夹
在Demo文件夹中，点击新建文件夹
点击创建osal_kernel_demo文件夹
创建osal_kernel_demo文件夹.png
3.接下来在osal_kernel_demo文件夹中，新建第1个实验文件osal_mem_demo.c文件，并开始编写代码：
创建osal_mem_demo.c文件.png
/* 使用osal接口需要包含该头文件 */
#include <osal.h>
/* 任务优先级宏定义（shell任务的优先级为10） */
#define USER_TASK1_PRI 12 //低优先级
#define USER_TASK2_PRI 11 //高优先级
/* 任务ID */
uint32_t user_task1_id = 0;
uint32_t user_task2_id = 0;
/* 任务task1入口函数 */
static int user_task1_entry()
{
int n = 0;
/* 每隔2s在串口打印一次，打印5次后主动结束 */
for(n = 0; n < 5; n++)
{
printf("task1: my task id is %ld, n = %d!\r\n", user_task1_id, n);
/* 任务主动挂起2s */
osal_task_sleep(2*1000);
}
printf("user task 1 exit!\r\n");
/* 任务结束 */
return 0;
}
/* 任务task2入口函数 */
static int user_task2_entry()
{
/* 每隔2s在串口打印一次，不结束 */
while (1)
{
printf("task 2: my task id is %ld!\r\n", user_task2_id);
/* 任务主动挂起2s */
osal_task_sleep(2*1000);
}
}
/* 标准demo启动函数，函数名不要修改，否则会影响下一步实验 */
int standard_app_demo_main()
{
/* 创建任务task1 */
user_task1_id = osal_task_create("user_task1",user_task1_entry,NULL,0x400,NULL,USER_TASK1_PRI);
/* 创建任务task2 */
user_task2_id = osal_task_create("user_task2",user_task2_entry,NULL,0x400,NULL,USER_TASK2_PRI);
return 0;
4.编写完成之后，将我们所编写的osal_mem_demo.c文件添加到makefile中，并加入整个工程的编译,也可以直接修改Demo文件夹下的user_demo.mk配置文件，添加如下代码：
#example for osal_mem_demo
ifeq ($(CONFIG_USER_DEMO), "osal_mem_demo")
user_demo_src = ${wildcard $(TOP_DIR)/targets/STM32L431_BearPi/Demos/osal_kernel_demo/osal_mem_demo.c}
endif
添加位置如图所示
5.再将osal_mem_demo.c文件加入makefile中进行编译。并在资源管理器下的.sdkconfig文件末尾进行配置：
CONFIG_USER_DEMO = "osal_men_demo"
添加位置如图所示
6.由于我们修改了mk配置文件，所以需点击重新编译按钮（即①），编译完成后再点击下载按钮（即②）烧录程序。
重新编译①与下载烧录程序②
7.程序烧录完成后，即可看到程序已经开始运行，在工程-工程配置-串口配置中，可对串口进行配置
打开工程进行串口配置
8.串口配置完成后，可在串口终端中可看到实验的输出内容：
实验输出内容.png
9.总结：系统启动后，首先打印版本号,串口shell的优先级为10，最先打印shell信息，接下来内存申请任务创建开始执行，在该芯片上最大能申请的空间为 16384 字节。
谢谢观看！
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