一、前言
近期我们的产品中用到了南京沁恒推出的低功耗蓝牙芯片CH582。这款芯片与常见的STM32的ARM Cortex-M处理器架构存在显著差异，而是采用了新兴的指令集架构----RISC-V。其中，CH582的TMOS任务管理系统给我留下了深刻的印象。尽管它与传统的操作系统有一些相似之处，但又有其独特之处。
TMOS任务管理系统是CH582的一大亮点。它类似于操作系统的概念，能够实现任务的调度、内存管理等功能。然而，与常见的操作系统相比，TMOS更加轻量级，旨在满足低功耗、实时响应和高能效的需求。这种设计使得CH582在处理任务时具有出色的性能和效率，同时保持了较低的功耗。
二、TMOS是什么
1.介绍
蓝牙要与多个设备连接并实现多功能和多任务，这就会导致了调度问题。尽管软件和协议栈可以扩展，但最底层的执行单元只有一个。为了处理多事件和多任务切换，需要将事件和任务对应起来。为此，TMOS被引入作为一个操作系统抽象层。
TMOS是调度的核心，BLE协议栈、profile定义和所有应用都围绕它实现。TMOS不同于传统的操作系统，它是一个允许软件建立和执行事件的循环。
举例来说，TMOS是通过时间片轮询的方式实现多任务调度运行，实际上每次只有一个任务运行。系统时钟来源于芯片RTC，单位为625us。用户通过注册任务（Task）将自定义的事件（Event）添加到TMOS的任务链表中，由TMOS进行调度运行。Event事件标志位，为1则运行，为0则不运行。
2.工作机制
任务注册：用户可以通过注册任务将自定义的事件添加到TMOS的任务链表中。每个任务在注册后分配一个唯一的ID。每个任务最多包含16个事件，其中包括一个消息事件和15个自定义事件。事件采用BitMap的方式定义事件标志，如0x0001、0x0002、0x0004等。
任务调度：TMOS循环查询任务链表，根据任务ID确定优先级，优先级越低，任务越先运行。每个任务运行完一个事件后，通过异或的方式清除已运行的事件，同时返回未运行的事件标志，然后运行下一个任务。当任务调度系统运行一遍后，再次回到任务链表头的一个事件，如此循环下去。
时间片轮询：TMOS通过时间片轮询的方式实现多任务调度运行。系统时钟单位为625us，以RTC为基准得到所有需要系统的时间。每个任务占用一定的时间（独占式，执行完当前任务退出，继续查询其他可执行任务），所有的任务通过时间分片的方式处理。
综上所述，TMOS通过任务注册、任务调度和时间片轮询的方式实现多任务的调度和管理。这种机制可以有效地实现多事件和多任务的切换，提高系统的效率和响应速度。
三、使用步骤
1.MounRiver Studio
这是一款面向RISC-V，ARM等内核MCU集成开发环境，界面如下，感兴趣的可以自行下载。
2.注册任务ID
ID定义是全局变量。
代码如下（示例）：
uint8_t ROPE_TaskID = INVALID_TASK_ID; // Task ID for internal task/event processing
ROPE_TaskID = TMOS_ProcessEventRegister(ROPE_ProcessEvent); // 向系统注册了一个任务
/**
* @brief register process event callback function//注册处理事件回调函数
*
* @param eventCb-events callback function//事件回调函数
*
* @return 0xFF - error,others-task id//错误，其他-任务id
*/
extern tmosTaskID TMOS_ProcessEventRegister( pTaskEventHandlerFn eventCb );
3.任务初始化
编写任务初始化进程，并需要添加到TMOS初始化进程中，这就是说系统启动后不能动态添加功能(新的Task ID)；
代码如下（示例）：
CH58X_BLEInit();
HAL_Init();
ReadImageFlag();
rope_init();//用户定义初始化
GAPRole_PeripheralInit();
Peripheral_Init();
4.编写任务处理程序
代码如下（示例）：
/*********************************************************************
* @fn Peripheral_ProcessEvent
*
* @brief Peripheral Application Task event processor. This function
* is called to process all events for the task. Events
* include timers, messages and any other user defined events.
*
* @param task_id - The TMOS assigned task ID. TMOS分配的任务ID
* @param events - events to process. This is a bit map and can
* contain more than one event.
*
* @return events not processed
*/
uint16_t ROPE_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events)
{
if (events & SYS_EVENT_MSG)
{
uint8_t *pMsg;
if ((pMsg = tmos_msg_receive(ROPE_TaskID)) != NULL)
{
tmos_msg_deallocate(pMsg);
}
return (events ^ SYS_EVENT_MSG);
}
........省略
}
5.定义任务事件
事件名按位定义，每一层taskID最多包含1个消息事件和15个任务事件（共16位）
代码如下（示例）：
#define READ_BAT_EVENT 1
#define READ_UART_EVENT 2
#define E1000MS_EVENT 4
#define E100MS_EVENT 8
#define E10MS_EVENT 16
#define SLEEP_EVENT 20
6.启动任务
6.1 立即启动
代码如下（示例）：
/**
* @brief start a event immediately
*
* @param taskID - task ID of event
* @param event - event value
*
* @return 0 - SUCCESS.
*/
extern bStatus_t tmos_set_event( tmosTaskID taskID, tmosEvents event );//立即启动事件
tmos_set_event(ROPE_TaskID, READ_UART_EVENT);//立刻执行
6.2 延迟启动
代码如下（示例）：
/**
* @brief start a event after period of time
*
* @param taskID - task ID to set event for
* @param event - event to be notified with
* @param time - timeout value
*
* @return TRUE,FALSE.
*/
extern BOOL tmos_start_task( tmosTaskID taskID, tmosEvents event, tmosTimer time );//在一段时间后开始一个事件
tmos_start_task(ROPE_TaskID, E100MS_EVENT, 80); //80 * 0.625ms后执行一次 50ms
1
7.任务循环
时基函数循环
while (1)
{
if (stSysTime.**._10ms + TEN_MILLISECOND < Time_millis()) //10ms
{
stSysTime.**._10ms = Time_millis();
//用户代码
}
if (stSysTime.**._50ms + FIFTY_MILLISECOND < Time_millis()) //50ms
{
stSysTime.**._50ms = Time_millis();
//用户代码
}
if (stSysTime.**._100ms + BEST_MILLISECOND < Time_millis()) //100ms
{
stSysTime.**._100ms = Time_millis();
//用户代码
}
if (stSysTime.**._1s + THOUSAND_MILLISECOND < Time_millis()) //1s
{
stSysTime.**._1s = Time_millis();
//用户代码
}
}
其实这个任务循环写法和我们写时基函数循环执行有点相似。
uint16_t ROPE_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events)
{
if(events & ID事件1)
{
//用户代码
tmos_start_task(ID, ID事件1, 执行时间1);
return (events ^ ID事件1);
}
if(events & ID事件2)
{
//用户代码
tmos_start_task(ID, ID事件2, 执行时间2);
return (events ^ ID事件2);
}
if(events & ID事件3)
{
//用户代码
tmos_start_task(ID, ID事件3, 执行时间3);
return (events ^ ID事件3);
}
if(events & ID事件4)
{
//用户代码
tmos_start_task(ID, ID事件4, 执行时间4);
return (events ^ ID事件4);
}
}
具体代码如下（示例）：
/*********************************************************************
@fn ROPE_ProcessEvent
@brief Peripheral Application Task event processor. This function
is called to process all events for the task. Events
include timers, messages and any other user defined events.
@param task_id - The TMOS assigned task ID. TMOS分配的任务ID
@param events - events to process. This is a bit map and can
contain more than one event.
@return events not processed
*/
uint16_t ROPE_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events)
{
if (events & SYS_EVENT_MSG)
{
uint8_t *pMsg;
if ((pMsg = tmos_msg_receive(ROPE_TaskID)) != NULL)
{
tmos_msg_deallocate(pMsg);
}
return (events ^ SYS_EVENT_MSG);
}
if (events & READ_UART_EVENT)
{
if (rope.u8Uart** == rope.u8RxNum && rope.u8RxNum)
{
analy_recv(rope.u8RxBuf, rope.u8RxNum);
memset(rope.u8RxBuf, 0, 100);
rope.u8RxNum = 0;
}
else
{
rope.u8Uart** = rope.u8RxNum;
}
tmos_start_task(ROPE_TaskID, READ_UART_EVENT, 8); // 8 * 0.625ms执行一次 2.5MS
return (events ^ READ_UART_EVENT);
}
if (events & E1000MS_EVENT)
{
tmos_start_task(ROPE_TaskID, E1000MS_EVENT, 1600); // 1600 * 0.625ms执行一次 1000MS
off_power_task();
return (events ^ E1000MS_EVENT);
}
if (events & E100MS_EVENT)
{
tmos_start_task(ROPE_TaskID, E100MS_EVENT, 40); // 40 * 0.625ms执行一次 25MS
if(IO_KEY_POWER.read() == 1)
{
app_bat_gather();
app_led_display();
app_adc_action();
}
return (events ^ E100MS_EVENT);
}
if (events & E10MS_EVENT)
{
tmos_start_task(ROPE_TaskID, E10MS_EVENT, 16); // 16 * 0.625ms执行一次 10MS
key_scan();
return (events ^ E10MS_EVENT);
}
}
主循环不停调用TMOS_SystemProcess，查询可执行event事件；如果开始HAL_SLEEP，芯片开启低功耗睡眠模式，Tmos会开启RTC唤醒功能，事件被执行前会自动唤醒，运行事件代码。
/*********************************************************************
@fn Main_Circulation
@brief 主循环
@return none
*/
__HIGH_CODE
__attribute__((noinline))
void Main_Circulation()
{
while(1)
{
TMOS_SystemProcess();
}
}
8.注意事项
禁止在中断中调用
建议不要在单个任务中执行超过连接间隔一半时长的任务，否则将影响蓝牙通讯
同理，在中断中建议不要执行超过连接间隔一半时长的任务，否则将影响蓝牙通讯
在事件生效执行的代码中调用延时执行函数时，延时时间以当前事件生效时间点为基准偏移，所以对调用延时执行函数在生效执行的代码中摆放的位置没有要求。
任务存在优先级，根据在xxx_ProcessEvent函数中判断的先后顺序决定，同时生效的任务，先执行先判断，后执行后判断。注意，执行完先判断的事件任务后，要等到任务调度系统轮巡一遍后，才会执行后判断的事件任务。
事件名按位定义，每一层taskID最多包含1个消息事件和15个任务事件（共16位）
四、总结
以上就是我对南京沁恒WCH TMOS的个人学习总结，本人能力有限，如有错误，还请见谅指出。
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