请问ThreadX原装任务统计分析功能怎么实现？

本章节为大家讲解ThreadX原装任务统计分析功能的实现，支持MDK，IAR和GCC。

16.1 ThreadX的任务统计分析实现原理

对于Cortex-M内核，带有DWT时钟周期计数器，比如芯片主频是100MHz，那么DWT统计的时钟周期分辨率就是10ns。
ThreadX就是借助此功能实现任务统计分析，使用简单，仅需使能就可以使用。M3，M4和M7内核都带这个功能，而M0内核不带，使用中要注意。
16.2 ThreadX的任务统计分析功能移植

这里以移植到MDK为例进行说明，其它IAR，GCC的移植方法是一样的。
16.2.1        添加任务分析代码

从ThreadX 内核V6.1.7版本开始，加入了任务统计分析功能，位于源码软件包的如下路径：
ThreadXutilityexecution_profile_kit 。





按照前面章节的移植方法，升级ThreadX内核的版本到V6.1.7后，添加此文件即可。





别忘了添加相应路径：





16.2.2        设置宏定义

C文件要添加宏定义：TX_EXECUTION_PROFILE_ENABLE, TX_CORTEX_M_EPK





汇编文件要添加宏定义：TX_EXECUTION_PROFILE_ENABLE,TX_ENABLE_EXECUTION_CHANGE_NOTIFY





对于MDK AC5，Misc Controls加上 –cpreproc

16.2.3        使能DWT时钟周期计时器
默认情况下，ThreadX的移植文件tx_initialize_low_level.s带了DWT时钟周期计数器的使能：


    /* Enable the cycle count register.  */


    LDR     r0, =0xE0001000                         ; Build address of DWT register
    LDR     r1, [r0]                                ; Pickup the current value
    ORR     r1, r1, #1                              ; Set the CYCCNTENA bit
STR     r1, [r0]                                ; Enable the cycle count register
保险起见，在bsp.c文件也调用了函数bsp_InitDWT()做初始化。


16.2.4        展示任务统计方法
Threadx提供了三个64bit的全局变量统计时间信息，单位是系统时钟计数器，比如主频是100MHz，那么单位就是10ns。


  _tx_execution_thread_time_total
统计从上电开始，所有任务总的运行时间。


  _tx_execution_idle_time_total
统计从上电开始，总的空闲时间。


  _tx_execution_isr_time_total
统计从上电开始，中断服务程序总的执行实现。





为了方便统计CPU利用率，可以采用：


_tx_execution_thread_time_total/(_tx_execution_thread_time_total + _tx_execution_idle_time_total + _tx_execution_isr_time_total)


但这种统计不能反应CPU利用率瞬时变化，所以做了一个瞬时的统计方法，每200ms统计一次：


/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: AppTaskStart
*    功能说明: 启动任务。
*    形    参: thread_input 是在创建该任务时传递的形参
*    返 回 值: 无
    优 先 级: 2
*********************************************************************************************************
*/
static  void  AppTaskStart (ULONG thread_input)
{
    EXECUTION_TIME TolTime, IdleTime, deltaTolTime, deltaIdleTime;
    uint32_t uiCount = 0;
    (void)thread_input;
   


    /* 内核开启后，恢复HAL里的时间基准 */
    HAL_ResumeTick();
   
    /* 外设初始化 */
    bsp_Init();
   
    /* 创建任务 */
    AppTaskCreate();


    /* 创建任务间通信机制 */
    AppObjCreate();   


    /* 计算CPU利用率 */
    IdleTime = _tx_execution_idle_time_total;
    TolTime = _tx_execution_thread_time_total + _tx_execution_isr_time_total + _tx_execution_idle_time_total;
    while (1)
    {  
        /* 需要周期性处理的程序，对应裸机工程调用的SysTick_ISR */
        bsp_ProPer1ms();
        
        /* CPU利用率统计 */
        uiCount++;
        if(uiCount == 200)
        {
            uiCount = 0;
            deltaIdleTime = _tx_execution_idle_time_total - IdleTime;
            deltaTolTime = _tx_execution_thread_time_total + _tx_execution_isr_time_total +
_tx_execution_idle_time_total - TolTime;
            OSCPUUsage = (double)deltaIdleTime/deltaTolTime;
            OSCPUUsage = 100- OSCPUUsage*100;
            IdleTime = _tx_execution_idle_time_total;
            TolTime = _tx_execution_thread_time_total + _tx_execution_isr_time_total +
_tx_execution_idle_time_total;
        }
        
        tx_thread_sleep(1);
    }
}
任务信息统一通过函数DispTaskInfo进行打印：


/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DispTaskInfo
*    功能说明: 将ThreadX任务信息通过串口打印出来
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DispTaskInfo(void)
{
    TX_THREAD      *p_tcb;            /* 定义一个任务控制块指针 */


    p_tcb = &AppTaskStartTCB;
   
    /* 打印标题 */
    App_Printf("===============================================================rn");
    App_Printf("CPU利用率 = %5.2f%%rn", OSCPUUsage);
    App_Printf("任务执行时间 = %.9fsrn", (double)_tx_execution_thread_time_total/SystemCoreClock);
    App_Printf("空闲执行时间 = %.9fsrn", (double)_tx_execution_idle_time_total/SystemCoreClock);
    App_Printf("中断执行时间 = %.9fsrn", (double)_tx_execution_isr_time_total/SystemCoreClock);
    App_Printf("系统总执行时间 = %.9fsrn", (double)(_tx_execution_thread_time_total +
                                                       _tx_execution_idle_time_total +  
                                                       _tx_execution_isr_time_total)/SystemCoreClock);   
    App_Printf("===============================================================rn");
    App_Printf(" 任务优先级 任务栈大小 当前使用栈  最大栈使用   任务名rn");
    App_Printf("   Prio     StackSize   CurStack    MaxStack   Tasknamern");


    /* 遍历任务控制列表TCB list)，打印所有的任务的优先级和名称 */
    while (p_tcb != (TX_THREAD *)0)
    {
        
        App_Printf("   %2d        %5d      %5d       %5d      %srn",
                    p_tcb->tx_thread_priority,
                    p_tcb->tx_thread_stack_size,
                    (int)p_tcb->tx_thread_stack_end - (int)p_tcb->tx_thread_stack_ptr,
                    (int)p_tcb->tx_thread_stack_end - (int)p_tcb->tx_thread_stack_highest_ptr,
                    p_tcb->tx_thread_name);




        p_tcb = p_tcb->tx_thread_created_next;


        if(p_tcb == &AppTaskStartTCB) break;
    }
}


效果：





16.3 IAR的ThreadX插件实现

IAR和MDK的实现一样，移植了V6.1.7或者以上版本后，添加统计分析文件即可，剩下就是使能IAR的ThreadX插件：

•   第1步，使能ThreadX插件：
  
  

•   第2步，进入调试状态，添加ThreadX组件，大家可以更新需要选择展现那些信息：
  
  

•   第3步，先全速运行，然后点击暂停才可以查看信息，效果如下：
  
  

16.4 实验例程
配套例子：


V6-3011_ThreadX Task Statistics


实验目的：


ThreadX原装任务统计分析功能
实验内容：


1、共创建了如下几个任务，通过按下按键K1可以通过串口或者RTT打印任务堆栈使用情况                                   


========================================================


         CPU利用率 =  0.89%


         任务执行时间 = 0.586484645s


         空闲执行时间 = 85.504470575s


         中断执行时间 = 0.173225395s


         系统总执行时间 = 86.264180615s              


=======================================================


        任务优先级 任务栈大小 当前使用栈  最大栈使用   任务名


          Prio     StackSize   CurStack    MaxStack   Taskname


          2         4092        303         459      App Task Start


          5         4092        167         167      App Msp Pro


          4         4092        167         167      App Task UserIF


           5         4092        167         167      App Task COM


           0         1020        191         191      System Timer Thread           


串口软件可以使用SecureCRT或者H7-TOOL RTT查看打印信息。


App Task Start任务  ：启动任务，这里用作BSP驱动包处理。


App Task MspPro任务 ：消息处理，这里用作LED闪烁。


App Task UserIF任务 ：按键消息处理。


App Task COM任务   ：这里用作LED闪烁。


System Timer Thread任务：系统定时器任务


2、 (1) 凡是用到printf函数的全部通过函数App_Printf实现。


(2) App_Printf函数做了信号量的互斥操作，解决资源共享问题。


3、默认上电是通过串口打印信息，如果使用RTT打印信息


(1)   MDK AC5，MDK AC6或IAR通过使能bsp.h文件中的宏定义为1即可


#define Enable_RTTViewer  1


(2)   Embedded Studio继续使用此宏定义为0, 因为Embedded Studio仅制作了调试状态RTT方式查看。


串口打印信息方式（AC5，AC6和IAR）：


波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1







RTT打印信息方式（AC5，AC6和IAR）：





Embedded Studio仅支持调试状态RTT打印：





由于Embedded Studio不支持中文，所以中文部分显示乱码，不用管。
程序执行框图：





16.5 总结

本章节主要为大家讲解了ThreadX原装的任务统计分析功能的实现，比较实用。