c - 自由RTOS : How to measure context switching time?

Question

我想测量上下文切换时间的开销。

这是我的想法:

有两个任务:

1. 任务A
2. 空闲

我创建一个任务如下:

void calculate_ct(void *pvParameters)
{
    int i = 0; 
    for(; i < 100; i++)
    {
        vTaskDelay(100 / portTICK_RATE_MS); // delay 100 ms
    }    
    // get_time();
    vTaskDelete(NULL);
}

当任务调用 vTaskDelay() 时，会转入阻塞状态。这意味着发生上下文切换到空闲任务。

我可以在最后使用 get_time() 减去延迟时间(10 * 100ms)来获得上下文切换时间的总开销，并将开销除以 10 以获得上下文切换时间开销的平均值吗？

获取时间()如下:

unsigned int get_reload()
{
    return *(uint32_t *) 0xE000E014;
}

unsigned int get_current()
{
    return *(uint32_t *) 0xE000E018;
}

unsigned int get_time()
{
    static unsigned int const *reload = (void *) 0xE000E014;
    static unsigned int const *current = (void *) 0xE000E018;
    static const unsigned int scale = 1000000 / configTICK_RATE_HZ;
                                    /* microsecond */
    return xTaskGetTickCount() * scale + (*reload - *current) * (1.0) / (*reload / scale);
}

Answer 1

首先，非 FreeRTOS 特定的信息:

大多数测量上下文切换时间的尝试都是测量执行函数的时间，该函数恰好有上下文切换。因此，您测量的时间将取决于您选择的功能，与上下文切换时间无关。在测量一个 RTOS 的时间时确实如此，在尝试比较 RTOS 时会更加复杂，因为所选择的函数将包括不同 RTOS 之间非常不同的功能 - 使得比较基本上毫无用处，尽管人们没有意识到这一点，并且认为这是一个“绝对”。毕竟，获得最快切换时间的方法是删除所有功能，或者打破调度策略，从而减少需要执行的逻辑。

如果您想测量上下文切换时间，那么只需测量它即可，不要尝试测量函数执行时间，因为上下文切换只占您实际测量时间的一小部分。

然后FreeRTOS具体细节:

有关上下文切换中所用周期数的信息如下所示:http://www.freertos.org/FAQMem.html#ContextSwitchTime 。您需要按如下方式配置系统:

将 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 设置为 1 - 这将使用一个或多个 asm 指令来选择要运行的下一个任务，而不是使用通用的 C 实现。

设置configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW为 0 - 这将删除堆栈溢出检查，这大约是上下文切换中执行的最长的事情。

确保编译器优化设置为优化速度。

确保没有定义跟踪宏。跟踪宏将代码添加到内核中。

确保configGENERATE_RUN_TIME_STATS设置为 0 - 这将删除收集统计信息的代码。

FreeRTOS 包含跟踪宏，允许您将代码插入到上下文切换中。您可以使用这些宏来设置输出，然后可以在示波器上进行测量。这将允许您测量上下文切换，而不是中断进入时间，但您还将测量设置或清除输出所需的时间 - 这将因架构而异。

您想要测量上下文切换时间，还是执行包含上下文切换的函数的时间？