LiteOS内核源码分析系列五 LiteOS内核位操作模块

zhushy 发表于 2021/03/19 10:02:20 2021/03/19
【摘要】 本文带领大家一起剖析了LiteOS位操作模块的源代码,代码非常简单,参考官方示例程序代码,实际编译运行一下,加深理解。

在进一步分析之前,本文我们先来熟悉下LiteOS提供的辅助功能模块–位操作,在互斥锁等模块对位操作有使用。位操作是指对二进制数的bit位进行操作。程序可以设置某一变量为状态字,状态字中的每一bit位(标志位)可以具有自定义的含义。文中所涉及的源代码,均可以在LiteOS开源站点https://gitee.com/LiteOS/LiteOS 获取。位操作模块源代码、开发文档如下:


我们先看看位操作的概念核使用场景,详细的介绍及相关的示例,请参考LiteOS开发指南位操作文档

LiteOS位操作模块提供对32位无符号整数数值的bit位操作,bit位取值为0-31,以0开始计算,从左向右,第0位,第1位。。。第31位等。定义的宏OS_BITMAP_MASK如下,也就是十进制31。如果传入的bit为大于31,会通过逻辑与运算截断(pos & OS_BITMAP_MASK),只取低5位,确保不会大于31,避免溢出。

#define OS_BITMAP_MASK 0x1FU

Huawei LiteOS的位操作模块提供标志位的置1和清0操作,可以改变标志位的内容,同时还提供获取状态字中标志位为1的最高位和最低位的功能。用户也可以对系统的寄存器进行位操作。
下面,我们剖析下位操作的源代码。

位操作常用功能

位操作提供了4个API,进行置1、清0、获取为1的最高、最低位等操作,如下:

接口名 描述
LOS_BitmapSet 对状态字的某一标志位进行置1操作
LOS_BitmapClr 对状态字的某一标志位进行清0操作
LOS_HighBitGet 获取状态字中为1的最高位
LOS_LowBitGet 获取状态字中为1的最低位

LOS_BitmapSet()对状态字的某一标志位进行置1操作

对状态字的某一标志位进行置1操作。我们先看看传入的参数,需要的2个参数分别是:需要改变bit位内容的状态字UINT32 *bitmap,需要改变的bit位位数UINT16 pos

代码很简单,首先进行基础的校验,如果状态字为空,则返回。然后计算pos & OS_BITMAP_MASK,只取二进制的低5位,最大位值为31,避免左移的时候发生溢出。1U << (pos & OS_BITMAP_MASK)就是需要改变内容的状态字的bit位,通过按位或运算设置状态字UINT32 *bitmap的指定bit位的内容为1。

VOID LOS_BitmapSet(UINT32 *bitmap, UINT16 pos)
{
    if (bitmap == NULL) {
        return;
    }

    *bitmap |= 1U << (pos & OS_BITMAP_MASK);
}

LOS_BitmapClr()对状态字的某一标志位进行清0操作

对状态字的某一标志位进行清0操作,代码和置1操作对应,比较简单,~(1U << (pos & OS_BITMAP_MASK))表示需要改变内容的状态字的bit位为0,其余位为1,然后通过按位与运算设置状态字UINT32 *bitmap的指定bit位的内容为0。

VOID LOS_BitmapClr(UINT32 *bitmap, UINT16 pos)
{
    if (bitmap == NULL) {
        return;
    }

    *bitmap &= ~(1U << (pos & OS_BITMAP_MASK));
}

LOS_HighBitGet()获取状态字中为1的最高位

代码中CLZ(bitmap)是宏,展开为(__builtin_clz(bitmap)),这是编译器内置的高效位运算的库函数,clzcount leading zeros的缩写,就是统计二进制数值中高位区开头的全是0的数目。使用OS_BITMAP_MASK减去该值,结果就是状态字中的1的最高位。

UINT16 LOS_HighBitGet(UINT32 bitmap)
{
    if (bitmap == 0) {
        return LOS_INVALID_BIT_INDEX;
    }

    return (OS_BITMAP_MASK - CLZ(bitmap));
}

LOS_LowBitGet()获取状态字中为1的最低位

代码其中CLZ(bitmap)是宏,展开为(__builtin_ctz(value)),这是编译器内置的高效位运算的库函数,ctzcount trailing zeros的缩写,就是统计二进制数值中低位区结尾的全是0的数目,该结果就是状态字中的1的最低位。

UINT16 LOS_LowBitGet(UINT32 bitmap)
{
    if (bitmap == 0) {
        return LOS_INVALID_BIT_INDEX;
    }

    return CTZ(bitmap);
}

小结

本文带领大家一起剖析了LiteOS位操作模块的源代码,代码非常简单,参考官方示例程序代码,实际编译运行一下,加深理解。

感谢阅读,如有任何问题、建议,都可以留言给我们: https://gitee.com/LiteOS/LiteOS/issues 。为了更容易找到LiteOS代码仓,建议访问 https://gitee.com/LiteOS/LiteOS ,关注Watch、点赞Star、并Fork到自己账户下,如下图,谢谢。

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