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第5章  同期通信機能


本章では,RI78V4が提供している同期通信機能について解説しています。
5.1 概  要
RI78V4における同期通信機能では,タスク間の排他制御,待ち合わせ,通信を実現する手段としてセマフォイベントフラグメールボックスを提供しています。
5.2 セマフォ
RI78V4では,並行に動作するタスクが限られた数の資源(ハードウエア・デバイス,ライブラリ関数など)を同時に利用するといった資源使用の競合を防ぐ手段(排他制御機能)として“非負数の計数型セマフォ”を提供しています。
以下に,セマフォを利用した場合の処理の流れを示します。
図5-1  処理の流れ(セマフォ)
5.2.1 セマフォの生成
RI78V4では,セマフォの生成方法を“カーネル初期化部において静的に生成する”に限定しています。
したがって,RI78V4では,セマフォを処理プログラムからサービス・コールを発行するなどして動的に生成することはできません。
- 静的な生成
セマフォの静的な生成は,システム・コンフィギュレーション・ファイルにセマフォ情報を定義することにより実現されます。
RI78V4では,カーネル初期化部において,情報ファイルに格納されているデータをもとにセマフォの生成処理を実行し,管理対象とします。
5.2.2 セマフォの削除
RI78V4では,カーネル初期化部において静的に生成されたセマフォを処理プログラムからサービス・コールを発行するなどして動的に削除することはできません。
5.2.3 資源の返却
資源の返却は,以下に示したサービス・コールを処理プログラムから発行することにより実現されます。
- sig_semisig_sem
パラメータsemidで指定されたセマフォに資源を返却(セマフォ・カウンタに0x1を加算)します。
ただし,本サービス・コールを発行した際,対象セマフォの待ちキューにタスクがキューイングされていた場合には,カウンタ操作処理は実行されず,該当タスク(待ちキューの先頭タスク)に資源が渡されます。
これにより,該当タスクは,待ちキューから外れ,WAITING状態(資源待ち状態)からREADY状態へ,またはWAITING-SUSPENDED状態からSUSPENDED状態へと遷移します。
以下に,本サービス・コールの記述例を示します。
 #include        <kernel.h>              /*標準ヘッダ・ファイルの定義*/
 #include        <kernel_id.h>           /*システム情報ヘッダ・ファイルの定義*/
 
 void
 func_task ( VP_INT exinf )
 {
         ID      semid = ID_semA;        /*変数の宣言,初期化*/
 
         ............
         ............
 
         sig_sem ( semid );              /*資源の返却*/
 
         ............
         ............
 }
 
備考1 本サービス・コールを発行した際,待ちキューの先頭タスクがREADY状態へと遷移する場合は,該当タスクの優先度に対応したレディ・キューの最後尾にキューイングし直す処理もあわせて実行されます。
備考2 RI78V4が管理しているセマフォ・カウンタは,7ビット幅で構成されています。このため,本サービス・コールの発行により,資源数が最大カウント値127を越える場合には,カウンタ操作処理は実行されず,戻り値とし“てE_QOVR”が返されます。
5.2.4 資源の獲得
資源の獲得(永久待ち,ポーリング,タイムアウト付き)は,以下に示したサービス・コールを処理プログラムから発行することにより実現されます。
- wai_sem
パラメータsemidで指定されたセマフォから資源を獲得(セマフォ・カウンタから0x1を減算)します。
ただし,本サービス・コールを発行した際,対象セマフォから資源を獲得することができなかった(セマフォ・カウンタが0x0であった)場合には,カウンタ操作処理は実行されず,自タスクを対象セマフォの待ちキューに資源の獲得要求順(FIFO順)でキューイングします。
これにより,自タスクは,レディ・キューから外れ,RUNNING状態からWAITING状態(資源待ち状態)へと遷移します。
なお,資源待ち状態の解除は,以下の場合に行われ,資源待ち状態からREADY状態へと遷移します。
 
資源待ち状態の解除操作
エラー・コード
sig_semの発行により,対象セマフォに資源が返却された
E_OK
isig_semの発行により,対象セマフォに資源が返却された
E_OK
rel_waiの発行により,資源待ち状態を強制的に解除された
E_RLWAI
irel_waiの発行により,資源待ち状態を強制的に解除された
E_RLWAI

以下に,本サービス・コールの記述例を示します。
 #include        <kernel.h>              /*標準ヘッダ・ファイルの定義*/
 #include        <kernel_id.h>           /*システム情報ヘッダ・ファイルの定義*/
 
 void
 func_task ( VP_INT exinf )
 {
         ER      ercd;                   /*変数の宣言*/
         ID      semid = ID_semA;        /*変数の宣言,初期化*/
 
         ............
         ............
 
         ercd = wai_sem ( semid );       /*資源の獲得(永久待ち)*/
 
         if ( ercd == E_OK ) {
                 ............            /*正常終了処理*/
                 ............
         } else if ( ercd == E_RLWAI ) {
                 ............            /*強制終了処理*/
                 ............
         }
 
         ............
         ............
 }
 
- pol_sem
パラメータsemidで指定されたセマフォから資源を獲得(セマフォ・カウンタから0x1を減算)します。
ただし,本サービス・コールを発行した際,対象セマフォから資源を獲得することができなかった(セマフォ・カウンタが0x0であった)場合には,カウンタ操作処理は実行されず,戻り値として“E_TMOUT”が返されます。
以下に,本サービス・コールの記述例を示します。
 #include        <kernel.h>              /*標準ヘッダ・ファイルの定義*/
 #include        <kernel_id.h>           /*システム情報ヘッダ・ファイルの定義*/
 
 void
 func_task ( VP_INT exinf )
 {
         ER      ercd;                   /*変数の宣言*/
         ID      semid = ID_semA;        /*変数の宣言,初期化*/
 
         ............
         ............
 
         ercd = pol_sem ( semid );       /*資源の獲得(ポーリング)*/
 
         if ( ercd == E_OK ) {
                 ............            /*ポーリング成功処理*/
                 ............
         } else if ( ercd == E_TMOUT ) {
                 ............            /*ポーリング失敗処理*/
                 ............
         }
 
         ............
         ............
 }
 
- twai_sem
パラメータsemidで指定されたセマフォから資源を獲得(セマフォ・カウンタから0x1を減算)します。
ただし,本サービス・コールを発行した際,対象セマフォから資源を獲得することができなかった(セマフォ・カウンタが0x0であった)場合には,カウンタ操作処理は実行されず,自タスクを対象セマフォの待ちキューに資源の獲得要求順(FIFO順)でキューイングします。
これにより,自タスクは,レディ・キューから外れ,RUNNING状態からWAITING状態(資源待ち状態)へと遷移します。
なお,資源待ち状態の解除は,以下の場合に行われ,資源待ち状態からREADY状態へと遷移します。
 
資源待ち状態の解除操作
エラー・コード
sig_semの発行により,対象セマフォに資源が返却された
E_OK
isig_semの発行により,対象セマフォに資源が返却された
E_OK
rel_waiの発行により,資源待ち状態を強制的に解除された
E_RLWAI
irel_waiの発行により,資源待ち状態を強制的に解除された
E_RLWAI
パラメータtmoutで指定された待ち時間が経過した
E_TMOUT

以下に,本サービス・コールの記述例を示します。
 #include        <kernel.h>              /*標準ヘッダ・ファイルの定義*/
 #include        <kernel_id.h>           /*システム情報ヘッダ・ファイルの定義*/
 
 void
 func_task ( VP_INT exinf )
 {
         ER      ercd;                   /*変数の宣言*/
         ID      semid = ID_semA;        /*変数の宣言,初期化*/
         TMO     tmout = 3600;           /*変数の宣言,初期化*/
 
         ............
         ............
                                         /*資源の獲得(タイムアウト付き)*/
         ercd = twai_sem ( semid, tmout );
 
         if ( ercd == E_OK ) {
                 ............            /*正常終了処理*/
                 ............
         } else if ( ercd == E_RLWAI ) {
                 ............            /*強制終了処理*/
                 ............
         } else if ( ercd == E_TMOUT ) {
                 ............            /*タイムアウト処理*/
                 ............
         }
 
         ............
         ............
 }
 
備考 待ち時間tmoutにTMO_FEVRが指定された際には“wai_semと同等の処理”を,TMO_POLが指定された際には“pol_semと同等の処理”を実行します。
5.2.5 セマフォの状態参照
セマフォの状態参照は,以下に示したサービス・コールを処理プログラムから発行することにより実現されます。
- ref_sem
パラメータsemidで指定されたセマフォのセマフォ状態情報(待ちタスクの有無など)をパラメータpk_rsemで指定された領域に格納します。
以下に,本サービス・コールの記述例を示します。
 #include        <kernel.h>              /*標準ヘッダ・ファイルの定義*/
 #include        <kernel_id.h>           /*システム情報ヘッダ・ファイルの定義*/
 
 void
 func_task ( VP_INT exinf )
 {
         ID      semid = ID_semA;        /*変数の宣言,初期化*/
         T_RSEM  pk_rsem;                /*データ構造体の宣言*/
         ID      wtskid;                 /*変数の宣言*/
         UINT    semcnt;                 /*変数の宣言*/
 
         ............
         ............
 
         ref_sem ( semid, &pk_rsem );    /*セマフォの状態参照*/
 
         wtskid = pk_rsem.wtskid;        /*待ちタスクの有無の獲得*/
         semcnt = pk_rsem.semcnt;        /*現在資源数の獲得*/
 
         ............
         ............
 }
 
備考 セマフォ状態情報T_RSEMについての詳細は,「12.5.2 セマフォ状態情報」を参照してください。