Mutex

Mutex
OSEK RTOS에서 “Mutex(뮤텍스)“는 공유 자원에 대한 접근을 동기화하기 위한 동기화 메커니즘 중 하나입니다. 뮤텍스는 Mutual Exclusion(상호 배제)의 약자로, 한 번에 하나의 태스크만이 특정 공유 자원에 접근할 수 있도록 보장합니다. 이를 통해 경쟁 조건(Race Condition)을 방지하고 데이터의 일관성을 유지할 수 있습니다.

뮤텍스를 사용하는 OSEK API 함수는 주로 다음과 같습니다:

• GetResource(mutexName): 뮤텍스를 획득(락)합니다. 이미 다른 태스크에 의해 획득된 뮤텍스에 대해선 해당 태스크는 대기 상태로 전이됩니다.
• ReleaseResource(mutexName): 획득한 뮤텍스를 반납(언락)합니다.
실습을 진행하며 mutex에 대해 이해해보는 시간을 가지겠습니다.

Mutex 실습
Mutex를 사용하기 위해 관련 파일을 추가해보겠습니다.
기존에 사용하던 프로젝트에 mutex.h파일을 추가해줍니다.

ifndef MUTEX_H_
#define MUTEX_H_

#define LOCKED	  1
#define UNLOCKED  0

typedef struct _MutexType {
	int flag;
	EventMaskType event;
	TaskType waiting_task;
} MutexType;

void InitMutex(MutexType *mutex, EventMaskType event);

void GetMutex(MutexType *mutex);

void ReleaseMutex(MutexType *mutex);

#endif /* MUTEX_H_ */

mutex.h 를 include한 mutex.파일도 추가해줍니다.

#include "ee.h"
#include "bsw.h"
#include "mutex.h"

void InitMutex(MutexType *mutex, EventMaskType event)
{
	mutex->flag = UNLOCKED;
	mutex->waiting_task = 0;
	mutex->event = event;
}

void GetMutex(MutexType *mutex)
{
	if (mutex->flag == LOCKED) {
		printfSerial("  -->  BLock");
		GetTaskID(&(mutex->waiting_task));
		WaitEvent(mutex->event);
	}
	mutex->flag = LOCKED;
}

void ReleaseMutex(MutexType *mutex)
{
	if (mutex->flag == LOCKED) {
		mutex->flag = UNLOCKED;
		if (mutex->waiting_task != 0) {
			SetEvent(mutex->waiting_task, mutex->event);
		}
	}
}

이제 mutex를 사용할 준비가 끝났습니다.
mutex 동작 확인을 위한 Task를 다음 조건에 맞춰 작성해보겠습니다.

TaskH = High priority
TaskL = Low priority
TaskH는 c == 5 에 Activate, S1 get try 하며, 3초 실행 후 S1 release
TaskL는 c == 0 에 Activate, 1초 실행 후 S1 get try 하며, 5초 실행 후 S1 release

asw.c에 mutex를 선언하고, TimerISR에서 mutex를 초기화하고, Task activation 할 수 있도록 하겠습니다.

#include "bsw.h"
#include "mutex.h"


MutexType s1;

TASK(TaskH){
   printfSerial("<TaskH Begins>");
   mdelay(1000);

   printfSerial("TaskH : Try Lock(s1). ");
   GetMutex(&s1);
   printfSerial("TaskH : Get Lock(s1). ");

   mdelay(3000);

   printfSerial("TaskH Release Lock(s1). ");
   ReleaseMutex(&s1);

   mdelay(1000);

   printfSerial("<TaskH end>");
   TerminateTask();
}

TASK(TaskL){
   printfSerial("<TaskL Begins>");
      mdelay(1000);

      printfSerial("TaskL : Try Lock(s1). ");
      GetMutex(&s1);
      printfSerial("TaskL : Get Lock(s1). ");

      mdelay(3000);

      printfSerial("TaskL Release Lock(s1). ");
      ReleaseMutex(&s1);

      mdelay(1000);

      printfSerial("<TaskL end>");
      TerminateTask();
}


ISR2(TimerISR)
{
   static long c =-5;
   printfSerial("\n%4ld: ",++c);
   if(c == -4){
      InitMutex(&s1,Event1);
   }
   else if(c==0){
      ActivateTask(TaskL);
   }
   else if(c ==5){
      ActivateTask(TaskH);
   }
}

OIL파일은 다음과 같이 수정하시면 됩니다.

CPU mySystem {
    OS myOs {
      EE_OPT = "OS_EE_APPL_BUILD_DEBUG";
      EE_OPT = "OS_EE_BUILD_DEBUG";

        USERESSCHEDULER = TRUE;
        CPU_DATA = AVR8 {
            MULTI_STACK = TRUE;
        };
        MCU_DATA = MEGA {
            MODEL = MEGA_328p;
        };
        LIB = ARDUINO {
            SDK_BOARD = UNO;
            VARIANT = CC {
                VERSION = "1.8.5";
            };
            STAND_ALONE = TRUE;        // Generate Arduino libraries
        };
        KERNEL_TYPE = OSEK {
            CLASS = ECC2;    // Default
        };
    };
    
    APPDATA myApp {
        APP_SRC = "bsw.cpp";
        APP_SRC = "asw.c";
        APP_SRC = "mutex.c";
    };
    
    EVENT Event1 { MASK = AUTO;};

    TASK TaskH{
        PRIORITY = 2;
       STACK = PRIVATE{
          SIZE = 256;
       };
       SCHEDULE = FULL;
       AUTOSTART = FALSE;
       ACTIVATION = 1;
       EVENT = Event1;
    };
        
    TASK TaskL{
        PRIORITY = 1;
       STACK = PRIVATE{
          SIZE = 256;
       };
       SCHEDULE = FULL;
       AUTOSTART = FALSE;
       ACTIVATION = 1;
       EVENT = Event1;
    };

       ISR TimerISR{
       CATEGORY = 2;
       SOURCE = "TIMER1_COMPA";
    };
    COUNTER counter1{
       MINCYCLE = 1;
       MAXALLOWEDVALUE = 127;
       TICKSPERBASE = 1;
    };
       
};

실행결과