第5章　 同期通信機能

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本章では，RI600V4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

RI600V4における同期通信機能では，タスク間の排他制御，同期，通信を実現する手段としてセマフォ，イベントフラグ，データ・キュー，メールボックスを提供しています。

5.2 セマフォ

マルチタスク処理では，並行に動作するタスクが限られた数の資源（A/Dコンバータ，コプロセッサ，ファイルなど）を同時に使用するといった資源使用の競合を防ぐ機能（排他制御機能）が必要となります。そこで，RI600V4では，このような資源使用の競合を防ぐ機能として“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

RI600V4では，セマフォの静的な生成のみサポートしています。処理プログラムからサービス・コールを発行して動的に生成することはできません。

セマフォの静的生成とは，システム・コンフィギュレーション・ファイルで静的API“semaphore[]”を使用してセマフォを定義することをいいます。

静的API“semaphore[]”の詳細は，「19.8　セマフォ情報（semaphore[]）」を参照してください。

5.2.2 資源の獲得

資源の獲得は，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（待つ）

- pol_sem，ipol_sem（ポーリング）

- twai_sem（タイムアウト付きで待つ）

- wai_sem（待つ）
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1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（空き資源が存在しなかった）場合には，資源の獲得は行わず，自タスクを対象セマフォの待ちキューにキューイングしたのち，RUNNING状態からWAITING状態（資源獲得待ち状態）へと遷移させます。
なお，資源獲得待ち状態の解除は，以下の場合に行われます。

　

資源獲得待ち状態の解除操作	戻り値
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，待ち状態を強制的に解除された。	E_RLWAI
irel_waiの発行により，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" /*cfg600が出力するヘッダ・ファイルの定義*/ void task ( VP_INT exinf ) { ER ercd; /*変数の宣言*/ ID semid = 1; /*変数の宣言，初期化*/ ............ ............ ercd = wai_sem ( semid ); /*資源の獲得*/ if ( ercd == E_OK ) { ............ /*正常終了処理*/ sig_sem ( semid ); /*資源の返却* } else if ( ercd == E_RLWAI ) { ............ /*強制終了処理*/ ............ } ............ ............ }

備考 自タスクを対象セマフォの待ちキューにキューイングする際のキューイング方式は，コンフィギュレーション時に定義された順（FIFO順または現在優先度順）に行われます。

- pol_sem，ipol_sem（ポーリング）
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1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（空き資源が存在しなかった）場合には，資源の獲得は行わず，戻り値としてE_TMOUTを返します。
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" /*cfg600が出力するヘッダ・ファイルの定義*/ void task ( VP_INT exinf ) { ER ercd; /*変数の宣言*/ ID semid = 1; /*変数の宣言，初期化*/ ............ ............ ercd = pol_sem ( semid ); /*資源の獲得*/ if ( ercd == E_OK ) { ............ /*ポーリング成功処理*/ sig_sem ( semid ); /*資源の返却* } else if ( ercd == E_TMOUT ) { ............ /*ポーリング失敗処理*/ ............ } ............ ............ }

- twai_sem（タイムアウト付きで待つ）
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1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（空き資源が存在しなかった）場合には，資源の獲得は行わず，自タスクを対象セマフォの待ちキューにキューイングしたのち，RUNNING状態からタイムアウト付きのWAITING状態（資源獲得待ち状態）へと遷移させます。
なお，資源獲得待ち状態の解除は，以下の場合に行われます。

　

資源獲得待ち状態の解除操作	戻り値
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，待ち状態を強制的に解除された。	E_RLWAI
irel_waiの発行により，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" /*cfg600が出力するヘッダ・ファイルの定義*/ void task ( VP_INT exinf ) { ER ercd; /*変数の宣言*/ ID semid = 1; /*変数の宣言，初期化*/ TMO tmout = 3600; /*変数の宣言，初期化*/ ............ ............ /*資源の獲得*/ ercd = twai_sem ( semid, tmout ); if ( ercd == E_OK ) { ............ /*正常終了処理*/ sig_sem ( semid ); /*資源の返却* } 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1 自タスクを対象セマフォの待ちキューにキューイングする際のキューイング方式は，コンフィギュレーション時に定義された順（FIFO順または現在優先度順）に行われます。

備考2 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。

5.2.3 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_sem，isig_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1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，資源の返却（セマフォ・カウンタの加算処理）は行わず，該当タスク（待ちキューの先頭タスク）に資源を渡します。これにより，該当タスクは，待ちキューから外れ，WAITING状態（資源獲得待ち状態）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" /*cfg600が出力するヘッダ・ファイルの定義*/ void task ( VP_INT exinf ) { ER ercd; /*変数の宣言*/ ID semid = 1; /*変数の宣言，初期化*/ ............ ............ ercd = wai_sem ( semid ); /*資源の獲得*/ if ( ercd == E_OK ) { ............ /*正常終了処理*/ ............ sig_sem ( semid ); /*資源の返却* } else if ( ercd == E_RLWAI ) { ............ /*強制終了処理*/ ............ } ............ ............ }

備考 RI600V4では，セマフォの資源数として取り得る最大値（最大資源数）をコンフィギュレーション時に定義させています。このため，本サービス・コールでは，資源数が最大資源数を超える場合には，資源の返却（セマフォ・カウンタの加算処理）は行わず，戻り値としてE_QOVRを返します。

5.2.4 セマフォ詳細情報の参照

セマフォ詳細情報の参照は，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，iref_sem
パラメータsemidで指定されたセマフォのセマフォ詳細情報（待ちタスクの有無，現在資源数）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" /*cfg600が出力するヘッダ・ファイルの定義*/ void task ( VP_INT exinf ) { ID semid = 1; /*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 ); /*セマフォ詳細情報の参照*/ 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 セマフォ詳細情報T_RSEMについての詳細は，「【 セマフォ詳細情報T_RSEMの構造 】」を参照してください。