Nucleus RTOSのセマフォ：ユーティリティサービスとデータ構造

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この記事ではセマフォについての解説を続けます。

セマフォユーティリティサービス

Nucleus RTOSには、セマフォ管理に不可欠なユーティリティを提供する4つのAPI呼び出しがあります：セマフォのリセット、詳細情報の取得、アプリケーション内のセマフォ総数のカウント、すべてのセマフォオブジェクトへのポインタ取得。最初の3機能はNucleus SEでも完全に実装されています。

セマフォのリセット

ほとんどのカーネルオブジェクトとは異なり、セマフォのリセットは単にコンパイル時の値に再初期化するのではなく、指定された初期カウントに復元します。セマフォでブロックされているタスクは即座に目覚め、戻りコードNUSE_SEMAPHORE_WAS_RESET（Nucleus RTOSではNU_SEMAPHORE_RESET）を受け取ります。

Nucleus RTOSのセマフォリセットAPI呼び出し

サービスコールプロトタイプ：

STATUS NU_Reset_Semaphore(NU_SEMAPHORE *semaphore,
UNSIGNED initial_count);

パラメータ：

semaphore – ユーザー提供のセマフォ制御ブロックへのポインタ。

initial_count – セマフォのカウンタを設定する値。

戻り値：

NU_SUCCESS – 操作が正常に完了。

NU_INVALID_SEMAPHORE – セマフォポインタが無効。

Nucleus SEのセマフォリセットAPI呼び出し

サービスコールプロトタイプ：

STATUS NUSE_Semaphore_Reset(NUSE_SEMAPHORE semaphore,
U8 initial_count);

パラメータ：

semaphore – リセットするセマフォのインデックス（ID）。

initial_count – セマフォのカウンタを設定する値。

戻り値：

NUSE_SUCCESS – 操作が正常に完了。

NUSE_INVALID_SEMAPHORE – セマフォインデックスが無効。

Nucleus SEのセマフォリセット実装

NUSE_Semaphore_Reset()ルーチンは引数を検証し、新しいカウントをNUSE_Semaphore_Counter[]配列に書き込みます。ブロッキング有効時、タスクテーブルをループしてセマフォでサスペンドしているタスクを特定し、それらをレディ状態にマークし、NUSE_SEMAPHORE_WAS_RESET戻りコードを割り当て、優先度スケジューラがアクティブならリセケジュールをトリガーします。

while (NUSE_Semaphore_Blocking_Count[semaphore] != 0) { U8 index; for (index = 0; index < NUSE_TASK_NUMBER; index++) { if ((LONIB(NUSE_Task_Status[index]) == NUSE_SEMAPHORE_SUSPEND) && (HINIB(NUSE_Task_Status[index]) == semaphore)) { NUSE_Task_Blocking_Return[index] = NUSE_SEMAPHORE_WAS_RESET; NUSE_Task_Status[index] = NUSE_READY; break; } } NUSE_Semaphore_Blocking_Count[semaphore]--; } #if NUSE_SCHEDULER_TYPE == NUSE_PRIORITY_SCHEDULER NUSE_Reschedule(NUSE_NO_TASK); #endif

すべてのサスペンドタスクが適切な戻りコードでレディ状態へ移行します。優先度スケジューラがアクティブなら、NUSE_Reschedule()が高優先度タスクによるプリエンプトを保証します。

セマフォ情報

このサービスコールはセマフォの主要詳細を取得します。Nucleus SEでは、オブジェクト命名、サスペンド順序、タスクサスペンドがサポートされないため、返されるフィールドは少なくなります。

Nucleus RTOSのセマフォ情報API呼び出し

サービスコールプロトタイプ：

STATUS NU_Semaphore_Information(NU_SEMAPHORE *semaphore,
CHAR *name, UNSIGNED *current_count, OPTION *suspend_type,
UNSIGNED *tasks_waiting, NU_TASK **first_task);

パラメータ：

semaphore – 要求されたセマフォ制御ブロックへのポインタ。

name – セマフォ名の宛先バッファ（8文字＋null終端）。

current_count – 現在のセマフォカウンタ値を受け取る。

suspend_type – サスペンドポリシー（例：NU_FIFOまたはNU_PRIORITY）を受け取る。

tasks_waiting – このセマフォでサスペンドしているタスク数を受け取る。

first_task – 最初のサスペンドタスクの制御ブロックへのポインタを受け取る。

戻り値：

NU_SUCCESS – 呼び出しが正常に完了。

NU_INVALID_SEMAPHORE – セマフォポインタが無効。

Nucleus SEのセマフォ情報API呼び出し

サービスコールプロトタイプ：

STATUS NUSE_Semaphore_Information(NUSE_SEMAPHORE semaphore,
U8 *current_count, U8 *tasks_waiting, NUSE_TASK *first_task);

パラメータ：

semaphore – セマフォのインデックス。

current_count – 現在のカウンタ値を受け取る。

tasks_waiting – サスペンドタスク数を受け取る（タスクサスペンド有効時）。

first_task – 最初のサスペンドタスクのインデックスを受け取る（タスクサスペンド有効時）。

戻り値：

NUSE_SUCCESS – 呼び出しが正常に完了。

NUSE_INVALID_SEMAPHORE – セマフォインデックスが無効。

NUSE_INVALID_POINTER – 1つ以上のポインタ引数が無効。

Nucleus SEのセマフォ情報実装

実装は簡潔：クリティカルセクションに入り、カウンタ値をコピーし、ブロッキング有効時はタスクテーブルを列挙して待機タスク数と最初のサスペンドタスクを特定。無効時は両方をゼロに設定。

NUSE_CS_Enter(); *current_count = NUSE_Semaphore_Counter[semaphore]; #if NUSE_BLOCKING_ENABLE *tasks_waiting = NUSE_Semaphore_Blocking_Count[semaphore]; if (NUSE_Semaphore_Blocking_Count[semaphore] != 0) { U8 index; for (index = 0; index < NUSE_TASK_NUMBER; index++) { if ((LONIB(NUSE_Task_Status[index]) == NUSE_SEMAPHORE_SUSPEND) && (HINIB(NUSE_Task_Status[index]) == semaphore)) { *first_task = index; break; } } } else { *first_task = 0; } #else *tasks_waiting = 0; *first_task = 0; #endif NUSE_CS_Exit(); return NUSE_SUCCESS;