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RTOS中钩子函数的用途及用法

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本帖最后由 两只袜子 于 2024-6-14 15:31 编辑

在很多操作系统中,都存在这样一类API函数接口:HOOK函数(也叫钩子函数)。



比如:Windows桌面操作系统、µC/OS、 FreeRTOS等实时操作系统,都可以看见HOOK函数的存在。



下面结合µC/OS来讲讲什么是HOOK函数,它的用途是什么。



什么是钩子函数?

钩子函数,也叫HOOK函数,是一种被操作系统内部调用的函数。



如果使能了HOOK,操作系统就会在特定的事件到来之际,调用对应Hook函数(你写的hook函数)。



比如:在RTOS中删除了一个Task,就会调用对应的App_TaskIdleHook函数。(这个“App_TaskIdleHook”函数需要你自己写)



网上搜索HOOK的内容,大多已windows为例,描述钩子函数的作用、例子,比如百度百科:

钩子函数是Windows消息处理机制的一部分,通过设置“钩子”,应用程序可以在系统级对所有消息、事件进行过滤,访问在正常情况下无法访问的消息。钩子的本质是一段用以处理系统消息的程序,通过系统调用,把它挂入系统。


为什么叫“钩子”?

网上有很多说法,比如:被操作系统“钩”住了。感兴趣的读者可以上网了解。



钩子函数的用途及用法

我们熟悉的µC/OS、 FreeRTOS等RTOS实时操作系统中都有Hook函数,在config配置文件中使能对应的开关即可使用。



下面结合µC/OS来讲讲HOOK函数的用途和用法:



1.配置HOOK

在很多RTOS中都有一个(或多个)配置文件,来配置(裁剪)系统。



比如在µC/OS中,就有os_cfg.h系统配置文件。其实就是一些使能开关,需要的功能开启,不需要的关系,以达到裁剪系统的作用。



                                       /* ---------------------- MISCELLANEOUS ----------------------- */
#define OS_APP_HOOKS_EN           1    /* Application-defined hooks are called from the uC/OS-II hooks */
#define OS_ARG_CHK_EN             0    /* Enable (1) or Disable (0) argument checking                  */
#define OS_CPU_HOOKS_EN           1    /* uC/OS-II hooks are found in the processor port files         */

#define OS_DEBUG_EN               1    /* Enable(1) debug variables                                    */


同样,HOOK函数也是通过cfg配置文件进行使能,比如:
#define OS_APP_HOOKS_EN           1
#define OS_CPU_HOOKS_EN           1
0:关闭;

1:开启;



同理,在FreeRTOS中一样也有类似配置:





我们开启需要使用HOOK即可。



2.使用TaskIdleHook

TaskIdleHook,即任务空闲钩子函数,在任务空闲的时候,会调用该钩子函数。



这个钩子函数,在很多操作系统中都有,在任务空闲(其他所有任务都挂起)的时候,会调用该Hook函数。



比如:我们所说的CPU利用率,就是在空闲任务中进行统计的,拿µC/OS来说:

void  OS_TaskIdle (void *p_arg)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u                     /* Allocate storage for CPU status register           */
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;
#endif
    p_arg = p_arg;                               /* Prevent compiler warning for not using 'p_arg'     */
    for (;;) {
        OS_ENTER_CRITICAL();
        OSIdleCtr++;
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OSTaskIdleHook();                        /* Call user definable HOOK                           */
    }
}






系统空闲钩子函数OSTaskIdleHook:

#if OS_CPU_HOOKS_EN > 0u
void  OSTaskIdleHook (void)
{
#if OS_APP_HOOKS_EN > 0u
    App_TaskIdleHook();
#endif
}
#endif




应用空闲钩子函数App_TaskIdleHook:

如果使能了怎会执行该函数,需要我们自己实现,比如:空闲统计数值超过50次,我们打印一段信息:

void  App_TaskIdleHook (void)
{
  UserIdleCtr++;  //¿ÕÏмÆÊý

  if(50 < UserIdleCtr)
  {
    UserIdleCtr = 0;

    printf("SYS_IDLE");
  }
}


看到这里,大家明白了HOOK函数原理了吗?从系统内部一步一步分析,其实很简单。

因为操作系统大多数时候都处于空闲状态,IDLE空闲函数会比较频繁执行,可能很多人怎么理解。

HOOK函数就上面说的,会在特定的事件到来之际,被调用执行,IDLE空闲任务比较频繁,像删除Task任务这种事件就很少,该类HOOK函数就很少产生。

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