时钟中断是rt-thread的线程调度器的驱动力

1 系统时钟中断驱动引擎

rt-thread操作系统中当线程时间片耗尽，或是当线程sleep一段时间后唤醒再被调度，此过程又是如何进行的呢？到底是谁来驱动这一过程的呢？

答案是时钟中断源。且来看看时钟中断例程：

在bsp/stm32f20x/drivers/board.c源文件中存在这么一个时钟中断例程代码:(这里以stm32f20x的MCU为例)

[cpp] view plain copy

1. /** 
2.  * This is the timer interrupt service routine. 
3.  * 
4.  */  
5. void SysTick_Handler(void)  
6. {  
7.     /* enter interrupt */  
8.     rt_interrupt_enter();//进入中断  
9.   
10.     rt_tick_increase();//增加tick  
11.   
12.     /* leave interrupt */  
13.     rt_interrupt_leave();//离开中断  
14. }  

其中rt_tick_increase的函数如下定义:

[cpp] view plain copy

1. /** 
2.  * This function will notify kernel there is one tick passed. Normally, 
3.  * this function is invoked by clock ISR. 
4.  */  
5. void rt_tick_increase(void)  
6. {  
7.     struct rt_thread *thread;  
8.   
9.     /* increase the global tick */  
10.     ++ rt_tick;//全局变量rt_tick加1  
11.   
12.     /* check time slice */  
13.     thread = rt_thread_self();//获取当前调度的线程  
14.   
15.     -- thread->remaining_tick;//当前调度的线程的剩余时间片减1  
16.     if (thread->remaining_tick == 0)//如果当前调度的线程没有剩余时间片了  
17.     {  
18.         /* change to initialized tick */  
19.         thread->remaining_tick = thread->init_tick;//重新将剩余时间片设置为初始化时间片  
20.   
21.         /* yield */  
22.         rt_thread_yield();//将此线程从调度器就绪队列中取出来放到末尾，再次然后调度  
23.     }  
24.   
25.     /* check timer */  
26.     rt_timer_check();//检查时钟链表上是否有时间到达的时钟  
27. }  

rt_thread_yield函数已在之前的文章http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8584362一文的第7章已有介绍，而rt_timer_check函数在http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8570841#t4一文中第3.3节也已有介绍。

由上述代码可见，一旦系统产生时钟中断，在中断例程中，系统首先将检查当前正在运行的线程剩余时间片是否耗尽，如果耗尽则将其从调度器就绪队列中取出放到末尾，然后再重新调度线程，接着检查是否有休眠的线程时间到达，如果有，则触发其时钟超时回调函数，这个时钟超时回调函数在之前的文章http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8584362#t2一文中的2.1节介绍初始化线程函数_rt_thread_init时有如下代码:

[cpp] view plain copy

1. //...  
2.  /* init thread timer */  
3.     rt_timer_init(&(thread->thread_timer),//初始化线程的定时器  
4.                   thread->name,  
5.                   rt_thread_timeout,  
6.                   thread,  
7.                   0,  
8.                   RT_TIMER_FLAG_ONE_SHOT);  
9. //...  

可见在线程初始化时，就设置了线程内部时钟的超时回调函数rt_thread_timeout函数，关键就是这个函数会进行一些线程调度的操作，其源码如下定义:

[cpp] view plain copy

1. /** 
2.  * This function is the timeout function for thread, normally which is invoked 
3.  * when thread is timeout to wait some resource. 
4.  * 
5.  * @param parameter the parameter of thread timeout function 
6.  */  
7. void rt_thread_timeout(void *parameter)  
8. {  
9.     struct rt_thread *thread;  
10.   
11.     thread = (struct rt_thread *)parameter;  
12.   
13.     /* thread check */  
14.     RT_ASSERT(thread != RT_NULL);  
15.     RT_ASSERT(thread->stat == RT_THREAD_SUSPEND);  
16.   
17.     /* set error number */  
18.     thread->error = -RT_ETIMEOUT;  
19.   
20.     /* remove from suspend list *///从挂起链表中移除  
21.     rt_list_remove(&(thread->tlist));  
22.   
23.     /* insert to schedule ready list */  
24.     rt_schedule_insert_thread(thread);//加入调度器  
25.   
26.     /* do schedule */  
27.     rt_schedule();//重新调度  
28. }  

可见，其会将当前挂起的线程加入到调度器就绪队列，然后重新调度。

2 系统时钟中断引擎小结

综上所述，当系统产生时钟中断时，首先检查当前正在运行的线程是否还有剩余时间片，如果耗尽则从就绪队列中移除放到末尾再重新调度，接着检查是否存在挂起的线程有时间到达的，如果有，则加入到调度器就绪队列中，然后重新调度。

3 软件定时器模式下的驱动引擎

此外，需要注意地是，如果用户设置使用软件软件定时器方式，则系统中还存在一时钟线程timer_thread，见http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8570841一文，此线程专门随时系统时钟tick的增加来检查定时器是否时间到达，这其中就包含线程的定时器，一旦线程对应的定时器时间到达，则将加入到线程调度器就绪队列中进行调度。由此可见，在设置了软件定时器模式时(默认情况下，rt-thread使用硬件定时器),这个timer_thread线程也是rt_thread操作系统线程调度的驱动引擎.

4 如何设置系统时钟中断间隔

查看rt-thread操作系统的用户手册时，上面有提到rt_thead操作系统的时钟每个tick的默认间隔为10ms，那么这个10 ms双是如何来的呢?

答案是在/bsp/stm32f20x/drivers/board.c源文件中，且看SysTick_Configuration函数的实现:

[cpp] view plain copy

1. /******************************************************************************* 
2.  * Function Name  : SysTick_Configuration 
3.  * Description    : Configures the SysTick for OS tick. 
4.  * Input          : None 
5.  * Output         : None 
6.  * Return         : None 
7.  *******************************************************************************/  
8. void  SysTick_Configuration(void)  
9. {  
10.     RCC_ClocksTypeDef  rcc_clocks;  
11.     rt_uint32_t         cnts;  
12.   
13.     RCC_GetClocksFreq(&rcc_clocks);//获得系统的晶振频率  
14.   
15.     cnts = (rt_uint32_t)rcc_clocks.HCLK_Frequency / RT_TICK_PER_SECOND;//计算出多少次晶振才是一个tick时间片  
16.   
17.     SysTick_Config(cnts);//配置系统tick  
18.     SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);//配置时钟源  
19. }  

由上述代码可见,rt_thread的系统tick是由RT_TICK_PER_SECOND这个宏来配置的,RT_TICK_PER_SECOND在头文件rtconfig.h文件中定义，如下:

[cpp] view plain copy

1. /* Tick per Second */  
2. #define RT_TICK_PER_SECOND  100  

此参数的含义是1秒包含多少个tick， 这里默认是100，则默认情况下1秒包含100个tick，那么即每个tick为10ms，现在明白了吧?

如果我们要修改每个tick的时间隔，则只需要修改RT_TICK_PER_SECOND这个宏的值即可.