Nucleus SE 큐: 소개와 핵심 서비스 콜

RTOS Revealed 시리즈 보기

큐는 이전 기사에서 소개되었습니다. 메일박스보다 단순 메시지 태스크 간 전달에 더 유연한 수단을 제공합니다.

큐 사용하기

Nucleus SE에서 큐는 빌드 타임에 구성됩니다. 애플리케이션당 최대 16개 큐 정의 가능. 큐 구성하지 않으면 RTOS가 모든 큐 관련 데이터 구조와 API 코드 생략해 바이너리 경량화.

큐는 단순히 저장 슬롯 배열로, 각 슬롯은 단일 ADDR 데이터 항목을 담을 수 있을 만큼 큽니다. 접근은 동기화되어 여러 태스크가 안전하게 인큐/디큐 가능. 태스크는 모든 슬롯이 찰 때까지 큐에 쓰고, 선입선출(FIFO) 순서로 읽습니다. 꽉 찬 큐에 보내기나 빈 큐에서 읽기 시도는 API 옵션과 Nucleus SE 구성에 따라 에러 또는 태스크 일시 중단 발생.

큐 vs 파이프

Nucleus SE는 파이프도 지원하며, 주로 메시지 크기에서 차이. 큐가 단일 ADDR(일반적으로 포인터) 전송인 반면, 파이프는 가변 길이 바이트 블록 전송; 블록 크기는 구성 시 고정. 파이프는 향후 기사에서 심층 다룰 예정.

큐 구성

큐 개수

큐 구성은 nuse_config.h의 #define 문으로 제어. 핵심 설정은 NUSE_QUEUE_NUMBER로 큐 활성화 개수 결정. 기본값 0(큐 없음). 0~16 사이 값 설정 가능; 범위 초과 시 nuse_config_check.h가 컴파일 타임 #error 발생.

NUSE_QUEUE_NUMBER를 0이 아닌 값으로 설정하면 큐 서브시스템 활성화, 필요 데이터 구조 할당, 연관 API 콜 활성화.

API 인에이블

각 큐 API 함수는 nuse_config.h에 인에이블 #define 심볼 보유:

NUSE_QUEUE_SEND NUSE_QUEUE_RECEIVE NUSE_QUEUE_JAM NUSE_QUEUE_RESET NUSE_QUEUE_INFORMATION NUSE_QUEUE_COUNT 

기본적으로 모두 FALSE로 해당 서비스 콜 비활성화. 특정 API 사용 위해 심볼 TRUE 설정. 큐 구성 없이 API 인에이블 시(NUSE_Queue_Count()는 항상 허용) 컴파일 타임 에러. 코드에서 비활성화된 API 호출 시 구현 생략으로 링크 타임 에러.

#define NUSE_QUEUE_NUMBER 0 /* 시스템 내 큐 수 – 0‑16 */ /* 서비스 콜 인에이블러 */ #define NUSE_QUEUE_SEND FALSE #define NUSE_QUEUE_RECEIVE FALSE #define NUSE_QUEUE_JAM FALSE #define NUSE_QUEUE_RESET FALSE #define NUSE_QUEUE_INFORMATION FALSE #define NUSE_QUEUE_COUNT FALSE 

큐 서비스 콜

Nucleus RTOS는 10개 큐 관련 서비스 콜 제공, 그중 6개 Nucleus SE 구현. 기능:

• 메시지 보내기 – NUSE_Queue_Send()
• 메시지 받기 – NUSE_Queue_Receive()
• 메시지를 앞쪽에 넣기(잼) – NUSE_Queue_Jam()
• 큐 리셋 – NUSE_Queue_Reset()
• 큐 정보 조회 – NUSE_Queue_Information()
• 구성된 큐 수 얻기 – NUSE_Queue_Count()
• 나머지 콜(생성, 삭제, 열거, 브로드캐스트) Nucleus SE 미제공.

각 API 구현은 다음 섹션에서 자세히 다룹니다.

쓰기 및 읽기 서비스

큐 핵심 연산은 쓰기(보내기)와 읽기(받기). 큐 앞쪽에 쓰기는 잼이라 부름. Nucleus RTOS와 Nucleus SE 각각 이 액션용 3개 기본 API 콜 노출.

큐에 쓰기

RTOS API NU_Send_To_Queue()는 큐 꽉 차면 무기한 일시 중단 또는 타임아웃 허용로 유연. Nucleus SE는 동일 함수 제공하지만 일시 중단은 선택 사항, 타임아웃 미지원. RTOS는 브로드캐스트 연산도 지원하나 SE 미제공.

RTOS API: NU_Send_To_Queue()

프로토타입:

STATUS NU_Send_To_Queue(NU_QUEUE *queue, VOID *message, UNSIGNED size, UNSIGNED suspend); 

매개변수:

• queue – 사용자 제공 큐 컨트롤 블록 포인터
• message – 보낼 데이터 포인터
• size – UNSIGNED 요소 수; 큐 메시지 크기와 일치해야 함
• suspend – NU_NO_SUSPEND, NU_SUSPEND, 또는 타임아웃 값

반환 코드: NU_SUCCESS, NU_QUEUE_FULL, NU_TIMEOUT, 유효하지 않은 포인터나 큐 상태 에러 코드 등.

SE API: NUSE_Queue_Send()

프로토타입:

STATUS NUSE_Queue_Send(NUSE_QUEUE queue, ADDR *message, U8 suspend); 

매개변수:

• queue – 큐 인덱스(ID)
• message – 인큐할 ADDR 값 포인터
• suspend – NUSE_NO_SUSPEND 또는 NUSE_SUSPEND

반환 값은 RTOS 함수 반영하나 SE 제한적 블로킹 동작 반영.

구현 개요

블로킹 비활성화 시 루틴은 공간 확인 후 값 쓰거나 NUSE_QUEUE_FULL 반환. 블로킹 활성화 시 함수 루프 돌며 큐 꽉 차면 공간 생기거나 리셋될 때까지 태스크 일시 중단. 구현은 NUSE_Queue_Blocking_Count로 블로킹된 태스크 추적, NUSE_Task_Blocking_Return으로 슬롯 열리면 재개.

if (NUSE_Queue_Items[queue] == NUSE_Queue_Size[queue]) { return_value = NUSE_QUEUE_FULL; } else { NUSE_Queue_Data[queue][NUSE_Queue_Head[queue]++] = *message; if (NUSE_Queue_Head[queue] == NUSE_Queue_Size[queue]) NUSE_Queue_Head[queue] = 0; NUSE_Queue_Items[queue]++; return_value = NUSE_SUCCESS; } 

do { if (NUSE_Queue_Items[queue] == NUSE_Queue_Size[queue]) { if (suspend == NUSE_NO_SUSPEND) { return_value = NUSE_QUEUE_FULL; } else { NUSE_Queue_Blocking_Count[queue]++; NUSE_Suspend_Task(NUSE_Task_Active, (queue << 4) | NUSE_QUEUE_SUSPEND); return_value = NUSE_Task_Blocking_Return[NUSE_Task_Active]; if (return_value != NUSE_SUCCESS) suspend = NUSE_NO_SUSPEND; } } else { NUSE_Queue_Data[queue][NUSE_Queue_Head[queue]++] = *message; if (NUSE_Queue_Head[queue] == NUSE_Queue_Size[queue]) NUSE_Queue_Head[queue] = 0; NUSE_Queue_Items[queue]++; if (NUSE_Queue_Blocking_Count[queue] != 0) { U8 index; NUSE_Queue_Blocking_Count[queue]--; for (index = 0; index < NUSE_TASK_NUMBER; index++) { if ((LONIB(NUSE_Task_Status[index]) == NUSE_QUEUE_SUSPEND) && (HINIB(NUSE_Task_Status[index]) == queue)) { NUSE_Task_Blocking_Return[index] = NUSE_SUCCESS; NUSE_Wake_Task(index); break; } } } return_value = NUSE_SUCCESS; suspend = NUSE_NO_SUSPEND; } } while (suspend == NUSE_SUSPEND); 

루프는 메시지 성공적 인큐 또는 리셋에 의한 태스크 언블로킹까지 계속. 구현은 스레드 안전 접근과 블로킹된 컨슈머 효율적 웨이크업 보장.