openvela多任务系统开发示例

项目规划

本节将基于多任务系统，创建多个进程：功能相对独立的程序创建为不同的进程。比如音乐播放器、聊天软件，这就应该创建为2个进程。进程里面可以创建多个线程，比如音乐播放器里可以创建出MP3解码线程、声音播放线程、GUI线程。

面向openvela初学者，本章节创建的任务、线程不会很复杂，目的在于掌握进程、线程的划分、创建。由于我们还没学到线程间的通信、互斥、同步，所以使用全局变量进行交互。

音乐任务功能如下：

控制线程：接收用户输入，发送“0~9”的数字给“播放线程”
播放线程：根据收到的信息播放“0~9”的声音

灯光任务功能为：根据按键控制LED，按键被按下则点亮LED并维持50 0ms。

本项目涉及2个进程、3个线程，框图如下：

创建音乐任务

本实验的前提：

使用RR调度机制：

配置内核，把“CONFIG_RR_INTERVAL”配置为1

修改hello_main.c

前面的实验使得控制台无法使用，修改“apps/examples/hello/hello_main.c”，恢复为原来的代码。

把“0.wav~9.wav”文件放入单板：

把“3-3-2_体验aplay\数字0-9中文语音wav格式音效\处理过的wav”里面的wav文件放入如下目录后，再执行“m”命令编译、执行“pack”命令打包：

~/vela-opensource/vendor/allwinnertech/lichee/board/common/data/UDISK

体验aplay

配置项：

#不配置 CONFIG_NSH_DISABLE_RPMSG

CONFIG_AUDIO=y

CONFIG_AW_DRIVERS_AUDIO=y

CONFIG_AW_AUDIO_CODEC=y

CONFIG_DRIVERS_SOUND=y

CONFIG_AW_TINY_ALSA_LIB=y

CONFIG_COMPONENTS_AW_TINY_ALSA_LIB=y

CONFIG_RPTUN=y

CONFIG_AW_RPTUN=y

CONFIG_AW_AUDIO_RPMSG_CTRL=y

CONFIG_SND_PLATFORM_SUNXI_CPUDAI=y

CONFIG_COMPONENTS_AW_ALSA_UTILS=y

CONFIG_LIBM=y

DRIVERS_MSGBOX

ND_PLATFORM_SUNXI_DMIC

openvela内嵌有声音相关的应用程序，简单罗列如下：

amixer # 列出声卡的控制项，比如音量

amixer set 6 180 # numid=6, name='DACL digital volume'

# value=180, min=0, max=255

amixer set 7 180 # numid=7, name='DACR digital volume'

# value=180, min=0, max=255

amixer set 15 7 # numid=15, name='HPOUT gain volume'

# value=5, min=0, max=7

aplay /data/moon.wav # 播放声音文件

arecord -d 5 -c 1 /data/1.wav # 录音5秒, 单通道

注意：wav文件头部有多种布局，openvela里aplay使用的是比较精简的布局，如果在板子上无法播放wav文件，需要如下重新制作（关键是“-bitexact”，它用于消除编码过程中可能导致输出差异的不确定性因素）：

# ubuntu

ffmpeg -i 0.wav -bitexact -ac 1 -sample_fmt s16 0_2.wav

音乐任务编程

本节源码位于如下目录：

3-3-2B_音乐任务编程\music

我们可以手工执行命令“aplay xxx.wav”来播放声音，想自动化运行就需要编程，有两种方法：

修改aplay的代码，添加我们的功能
在我们的代码里调用aplay程序

本课程的重点在于openvela本身，我们不打算深入研究aplay的代码，所以我们使用第2种办法。声卡的使用是一个专门的课题，既然有现成的命令给我们使用，可以加快开发效率。

可以使用posix_spawn、task_spawn、task_create三个函数创建进程以调用aplay：

aplay命令没有真正的“可执行文件”，这是一个“内嵌的文件”
aplay命令所对应函数为“aplay_main”：

aplay.c里有main函数，在编译aplay.c时main被当做宏替换为aplay_main。

aplay命令的源码位于：

vendor/allwinnertech/chips/r528/drivers/rtos-hal/hal/test/sound/aplay.c

下面使用3种方法创建进程调用aplay。

① 使用task_create，代码如下：

char \* argv\[2\] = {"/data/0.wav", NULL};

if (0 \> task_create("aplay", 100, 2048, aplay_main, argv))

printf("task_create err\n");

else

printf("task_create ok\n");

② 使用task_spawn，代码如下：

char \* argv\[2\] = {"/data/0.wav", NULL};

if (0 \> task_spawn("aplay", aplay_main, NULL, NULL, argv, NULL))

printf("task_spawn err\n");

else

printf("task_spawn ok\n");

③ 使用posix_spawn，代码如下（注意：使用posix_spawn时argv会原原本本传给main函数，而使用前面2种方法时argv传给main函数后变成argv[1]、argv[2]……）：

char \* argv\[3\] = {"aplay", "/data/0.wav", NULL};

if (0 != posix_spawn(&pid, "aplay", NULL, NULL, argv, NULL))

printf("posix_spawn err\n");

else

printf("posix_spawn ok\n");

上机实验

把一个APP加入openvela里，参考文档：<https://doc.openvela.com/document?id=733&version=dev&language=cn>

第1步：把“3-3-2C_音乐任务上机实验\music”放到Ubuntu的“/home/ubuntu/vela-opensource/apps/examples”目录下：

$ ls /home/ubuntu/vela-opensource/apps/examples/music/

CMakeLists.txt Kconfig Make.defs Makefile music.c

第2步：清除工程，执行如下命令：

cd ~/vela-opensource

./build.sh vendor/allwinnertech/boards/r528/r528s3-velaevb1/configs/nsh/ distclean

第3步：配置工程，假设music，执行如下命令：

cd ~/vela-opensource

./build.sh vendor/allwinnertech/boards/r528/r528s3-velaevb1/configs/nsh/ menuconfig

第4步：编译、打包、烧写：

cd ~/vela-opensource/vendor/allwinnertech/lichee

m

pack

第5步：测试，在串口上执行如下命令

amixer set 6 180

amixer set 7 180

amixer set 15 7

music

然后输入数字并回车，可以听到对应声音，操作记录如下：

nsh> amixer set 6 180

[70/01/ 1 08:00:17] [CPU0] [36] [nsh] numid=6, name='DACL digital volume'

[70/01/ 1 08:00:17] [CPU0] [36] [nsh] value=180, min=0, max=255

nsh> amixer set 7 180

[70/01/ 1 08:00:17] [CPU0] [46] [nsh] numid=7, name='DACR digital volume'

[70/01/ 1 08:00:17] [CPU0] [46] [nsh] value=180, min=0, max=255

nsh> amixer set 15 7

[70/01/ 1 08:00:17] [CPU0] [47] [nsh] numid=15, name='HPOUT gain volume'

[70/01/ 1 08:00:17] [CPU0] [47] [nsh] value=7, min=0, max=7

nsh>

nsh> music

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] riffType: RIFF

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] waveType: WAVE

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] channels: 1

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] rate: 8000

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] bits: 16

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] align: 2

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] data size: 10658

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] dump args:

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] card: default

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] format: 2

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] rate: 8000

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] channels: 1

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] period_size: 1024

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] buffer_size: 4096

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] mutex:0x41fbcd20

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] prepare:0x41418a15

[70/01/ 1 08:00:22] [CPU0] [63] [nsh] mutex:0x41fbcd20

[70/01/ 1 08:00:23] [CPU0] [63] [nsh] 363, snd_vela_pcm_close

[70/01/ 1 08:00:23] [CPU0] [63] [nsh] mutex:0x41fbcd20

[70/01/ 1 08:00:23] [CPU0] [63] [nsh] mutex_destroy:0x41fbcd20

创建LED任务

硬件原理图

openvela的GPIO驱动简单修改

参考代码：apps/examples/gpio/gpio_main.c

openvela系统里有各类GPIO设备节点，如下：

# ls /dev/gpio*

它们对应哪个GPIO？这由驱动程序决定，驱动代码在如下文件里：

vendor/allwinnertech/chips/r528/drv/gpio/drv_gpio.c

对应关系如下图所示：

如果你要操作的引脚不在上图所示maps数组里，可以修改它。

openvela的GPIO API接口

参考代码：apps/examples/gpio/gpio_main.c

APP如何操作GPIO？接口函数为open/ioctl。

首先使用open函数打开设备节点：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

int open(const char \*pathname, int flags);

int open(const char \*pathname, int flags, mode_t mode);

然后使用ioctl获取、设置引脚方向，它的参数个数是可变的，如下：

#include <sys/ioctl.h>

#include <nuttx/ioexpander/gpio.h>

int ioctl (int fd, int cmd, ...);

比如获得gpio引脚类型：

enum gpio_pintype_e pintype;

int ret;

/* Command: GPIOC_PINTYPE

* Description: Return the GPIO pin type.

* Argument: A pointer to an instance of type enum gpio_pintype_e

ret = ioctl(fd, GPIOC_PINTYPE, (unsigned long)((uintptr_t)&pintype));

if (ret == -1)

/* error */

设置gpio的引脚类型：

enum gpio_pintype_e newpintype = GPIO_OUTPUT_PIN;

int ret;

/* Command: GPIOC_SETPINTYPE

* Description: Set the GPIO pin type.

* Argument: The enum gpio_pintype_e type.

ret = ioctl(fd, GPIOC_SETPINTYPE, (unsigned long) newpintype);

if (ret == -1)

/* error */

最后，可以读、写引脚。

写gpio引脚让它输出高低电平：

bool outvalue = true;

int ret;

/* Command: GPIOC_WRITE

* Description: Set the value of an output GPIO

* Argument: flase=output a low value; true=output a high value

ret = ioctl(fd, GPIOC_WRITE, (unsigned long)outvalue);

if (ret == -1)

/* error */

读gpio引脚获得引脚电平：

bool invalue;

int ret;

/* Command: GPIOC_READ

* Description: Read the value of an input or output GPIO

* Argument: A pointer to an bool value to receive the result:

* false=low value; true=high value.

ret = ioctl(fd, GPIOC_READ, (unsigned long)((uintptr_t)&invalue));

if (ret == -1)

/* error */

修改驱动

修改“vendor/allwinnertech/chips/r528/drv/gpio/drv_gpio.c”，代码如下：

static struct sunxi_gpio_map maps\[\] = {

#if 0

{0, GPIOC(0), GPIO_OUTPUT_PIN},

{1, GPIOC(1), GPIO_OUTPUT_PIN},

{2, GPIOG(18), GPIO_OUTPUT_PIN},

#else

{0, GPIOD(21), GPIO_OUTPUT_PIN}, /\* LED1 \*/

{1, GPIOD(7), GPIO_INPUT_PIN_PULLDOWN}, /\* KEY1 \*/

#endif

};

编写APP

实验源码为：

3-3-3_创建LED任务\led

源码如下：

01 #include <nuttx/config.h>

03 #include <sys/ioctl.h>

04 #include <stdbool.h>

05 #include <stdlib.h>

06 #include <stdio.h>

07 #include <string.h>

08 #include <fcntl.h>

09 #include <signal.h>

10 #include <errno.h>

11 #include <unistd.h>

13 #include <nuttx/ioexpander/gpio.h>

 int main(int argc, char \*\*argv)

 {

 int fd_led, fd_button;

 int ret;

 fd_led = open("/dev/gpio0", O_RDWR);

 if (fd_led \< 0)

 {

 printf("Error opening LED GPIO device\n");

 return -1;

 fd_button = open("/dev/gpio1", O_RDWR);

 if (fd_button \< 0)

 {

 printf("Error opening Button GPIO device\n");

 return -1;

 }

 ret = ioctl(fd_led, GPIOC_SETPINTYPE, GPIO_OUTPUT_PIN);

 if (ret \< 0)

 {

 printf("Error setting LED GPIO pin type\n");

 return -1;

 }

 ret = ioctl(fd_button, GPIOC_SETPINTYPE, GPIO_INPUT_PIN_PULLDOWN);

 if (ret \< 0)

 {

 printf("Error setting Button GPIO pin type\n");

 return -1;

 }

 while (1)

 {

 bool invalue;

 ret = ioctl(fd_button, GPIOC_READ, (unsigned long)((uintptr_t)&invalue));

 if (ret \< 0)

 {

 printf("Error reading Button GPIO pin\n");

 return -1;

 }

 if (ret == 0 && invalue == 1)

 {

 ret = ioctl(fd_led, GPIOC_WRITE, 0);

 sleep(1);

 ret = ioctl(fd_led, GPIOC_WRITE, 1);

 }

 }

 return 0;

 }

上机实验

实验源码为：

3-3-3_创建LED任务\led

把一个APP加入openvela里，参考文档：<u>https://doc.openvela.com/document?id=733&version=dev&language=cn</u>

第1步：把“3-3-3_创建LED任务\led”放到Ubuntu的“/home/ubuntu/vela-opensource/apps/examples”目录下：

$ ls /home/ubuntu/vela-opensource/apps/examples/led/

CMakeLists.txt Kconfig Make.defs Makefile led.c

第2步：修改“~/vela-opensource/apps/examples/Kconfig”，在后面加入：

source "/home/ubuntu/vela-opensource/apps/examples/zerocross/Kconfig"

source "/home/ubuntu/vela-opensource/apps/examples/led/Kconfig"

endmenu # Examples

第3步：清除工程，执行如下命令：

m c

第4步：配置工程，把LED加入工程，执行如下命令：

m menuconfig

第5步：编译、打包、烧写：

cd ~/vela-opensource/vendor/allwinnertech/lichee

m

pack

第6步：测试，在串口上执行如下命令

led

然后按下按键，可以看到LED亮1秒。

项目规划​

创建音乐任务​

体验aplay​

音乐任务编程​

上机实验​

创建LED任务​

硬件原理图​

openvela的GPIO驱动简单修改​

openvela的GPIO API接口​

修改驱动​

编写APP​

上机实验​

项目规划

创建音乐任务

体验aplay

音乐任务编程

上机实验

创建LED任务

硬件原理图

openvela的GPIO驱动简单修改

openvela的GPIO API接口

修改驱动

编写APP

上机实验