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第5章  同期通信機能


本章では,RI850V4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
RI850V4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,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,RI850V4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
RI850V4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“CRE_SEM”を使用してセマフォを定義することをいいます。
静的API“CRE_SEM”の詳細は,「17.5.2 セマフォ情報」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
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(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,資源獲得待ち状態からREADY状態へと遷移します。
 
資源獲得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,資源獲得待ち状態を強制的に解除された
E_RLWAI
irel_waiの発行により,資源獲得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
 task ( VP_INT exinf )
 {
         ER      ercd;                   /*変数の宣言*/
         ID      semid = ID_SEM1;        /*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*/
                 ............
         } 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,優先度順)に行われます。
- pol_semipol_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(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>           /*システム情報ヘッダ・ファイルの定義*/
 
 void
 task ( VP_INT exinf )
 {
         ER      ercd;                   /*変数の宣言*/
         ID      semid = ID_SEM1;        /*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(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,資源獲得待ち状態からREADY状態へと遷移します。
 
資源獲得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,資源獲得待ち状態を強制的に解除された
E_RLWAI
irel_waiの発行により,資源獲得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
 task ( VP_INT exinf )
 {
         ER      ercd;                   /*変数の宣言*/
         ID      semid = ID_SEM1;        /*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,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_semipol_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_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,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>           /*システム情報ヘッダ・ファイルの定義*/
 
 void
 task ( VP_INT exinf )
 {
         ID      semid = ID_SEM1;        /*変数の宣言,初期化*/
 
         ............
         ............
 
         sig_sem ( semid );              /*資源の返却*/
 
         ............
         ............
 }

備考 RI850V4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maxsem)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maxsemを越えるような場合には,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_semiref_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
 task ( VP_INT exinf )
 {
         ID      semid = ID_SEM1;        /*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*/
         ATR     sematr;                 /*変数の宣言*/
         UINT    maxsem;                 /*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*/
         sematr = pk_rsem.sematr;        /*属性の獲得*/
         maxsem = pk_rsem.maxsem;        /*最大資源数の獲得*/
 
         ............
         ............
 }

備考 セマフォ詳細情報T_RSEMについての詳細は,「15.2.3 セマフォ詳細情報」を参照してください。