Der Teensy 4.0 ist fertig

[Mxt]

Auf einem Teensy kann auch viel über DMA erledigt werden, das läuft dann weitgehend unabhängig vom Prozessorkern. Manche Libs machen das intern, von manchen gibt es Varianten mit DMA, selber machen ist leider mit viel Lernaufwand verbunden.

Um Dinge zyklisch mit hoher Priorität parallel zum normalen Programm abzuarbeiten, eignen sich auf dem Teensy vor allem die Timer, z.B. hiermit
https://www.pjrc.com/teensy/td_timin...rvalTimer.html

Hier ein paar Hintergründe zum Thema
https://forum.pjrc.com/threads/28714...ll=1#post73823
bezogen auf den 3.1, die größeren haben von manchen Timer Sorten ein paar mehr. Beim 4.0 sind wohl ein paar Unterschiede mehr, aber die wichtigen Libs sind darauf angepasst.

[HaWe]

der Nachteil von Timern ist, dass sie üblicherweise nicht multiple langdauernde, ununterbrochene Operationen zulassen. Selbst kooperatives MT funktioniert nicht mehr, wenn einzelne Threads plötzlich in einer langen Berechnung (exemplarisch: fibonacci(43) rekursiv) hängen oder blockieren.
Preemptives MT dagegen kann einfach die Zeitscheibe nach Sichern aller Variablen und Register etc unterbrechen und dann die nächste Zeitscheibe für den nächsten Prozess starten (round robin), auch wenn kein yield() drin war und die Berechnungen oder die Datenübertragung noch nicht fertig sind.
Ein temporäres oder dauerhaftes Blockieren oder ununterbrochene Aktivitäten von einem oder auch mehreren Threads verhindern daher nicht die weitere Ausführung der übrigen Threads.
Daher ist für mich ein preemptives MT unverzichtbar, wie es bei Raspberry Pi (C/pthread), ESP32 (C++/std::thread auf RTOS Basis, etwas eingeschränkt) oder Lego Mindstorms (RCX/NQC, NXT/NXC, EV3/C/pthread) möglich ist.

[Sisor]

Daher ist für mich ein preemptives MT unverzichtbar, wie es bei Raspberry Pi (C/pthread), ESP32 (C++/std::thread auf RTOS Basis, etwas eingeschränkt) oder Lego Mindstorms (RCX/NQC, NXT/NXC, EV3/C/pthread) möglich ist.

Anmerkung: Für den ESP32 ist eine Minimalimplementation von pthread verfügbar. Diese basiert auf FreeRTOS's Tasksystem. Std::thread, std::async etc. wiederum sind ein Abstraktionslayer basierend auf pthread (Quelle).

[HaWe]

Anmerkung: Für den ESP32 ist eine Minimalimplementation von pthread verfügbar. Diese basiert auf FreeRTOS's Tasksystem. Std::thread, std::async etc. wiederum sind ein Abstraktionslayer basierend auf pthread (Quelle).

ja, das ist das was ich oben gemeint habe, ich kenne und nutze es beim ESP32 auch bereits. Man kann thread prios von 0-5 definieren, für potentiell blockierende threads empfiehlt sich 0, und es funktioniert sehr gut bis jetzt. Ich hatte hier auch schon ein Beispielprogramm gepostet zu Testzwecken:
https://www.roboternetz.de/community...l=1#post653989

- - - Aktualisiert - - -

PS
korrigiert:
sogar auch std::mutex ist für ESP32 vorhanden

#include <mutex>
std::mutex print_mutex;

void mtxPrintln(String str) // String: Arduino API  // C++: std::string
{
    print_mutex.lock();
    Serial.println(str);
    print_mutex.unlock();
}

[Klebwax]

der Nachteil von Timern ist, dass sie üblicherweise nicht multiple langdauernde, ununterbrochene Operationen zulassen. Selbst kooperatives MT funktioniert nicht mehr, wenn einzelne Threads plötzlich in einer langen Berechnung (exemplarisch: fibonacci(43) rekursiv) hängen oder blockieren.

Das verstehe ich nicht. Wenn ich einen Timer verwende, löst der einen Interrupt aus, der selbstverständlich das laufende Programm unterbricht.

Preemptives MT dagegen kann einfach die Zeitscheibe nach Sichern aller Variablen und Register etc unterbrechen und dann die nächste Zeitscheibe ...

Das wird von einem Timer und seinem Interrupt gesteuert. Wie sollte sonst der Scheduler auf die nächste Task umschalten können?

Die hardwarenahen Systeme, die ich so baue, haben alle entweder einen dediziert laufenden Timer mit Interrupt oder hängen an einem für die Hardware notwendigen Timer, z.B. dem PWM Timer eines Motors. Dazu kommen dann noch die Interrupte der übrigen Peripherie. Das gibt mir ausreichend Nebenläufigkeit, daß ich Threads und den dazu gehörenden Scheduler bisher nicht vermisst habe.

Auch würde mir ein preemptives System gar nicht passen. Wenn ich schnell reagieren muß z.B. einen PID Regler vor dem nächsten PWM-Takt fertigrechnen oder ein CRC bevor das Transmit Register leer ist, darf mir kein Scheduler dazwischen funken. Und sollte einer meiner Interrupthandler hängen, hat meine SW einen grundlegenden Bug. Dann wird mein PID Regler nie richtig funktionieren oder das CRC nie richtig berechnet werden.

Der Vergleich zwischen einem PI mit einem Multitasking System wie Linux/Unix (wo man in jeder Task natürlich auch noch mal lightweight Tasks aka Threads haben kann) und einem Teensy mit einerm Arduino Framework hinkt an allen Ecken und Kanten.

MfG Klebwax

[Ceos]

Wenn ich bei 2MHZ Sample Rate ein 800kHz Signal sampeln will, kann ich bequem nebenbei noch eine UI steuern, solange ich DMAs damit beschäftige die Daten zu schaufeln ohne dass ich auch nur die Bohne Threading benötige.

Und wenn mein System zyklsich und Azyklisch arbeiten muss, dann lege ich den zyklischen Part auf die CPU und gestalte ihn so als Statemachine, dass ich ihn über die Interrupts steuern kann ohne auch nur einmal einen Thread nutzen zu müssen. Das ist meine Vorstellung vom "Bare Metal" (Klar benötigt man Controller spezifische API Librarys aber das ist trotzdem Bare Metal! Da brauche ich keine Layer 3 Sprache für, Layer 2 reicht vollkommen aus und ist deterministisch im Gegensatz zu Layer 3, wo man nur begrenzt deterministrisch sein kann. (RT auf dem Pi >>typisch<< 270nS war das oder? Auf Bare Metal kann ich es auf den Takt genau ausrechnen wann ich eine Reaktion auf meinem Code zu erwarten habe)

Es ist schlicht eine Frage der Anwendung wie exakt es sein muss, für den einen reicht eine RT Thread Library aus, für mich oder Klebwax Anwendung eben nicht

Rleativierung: Gerade beim Thema DMA muss man aber Vorsichtig sein, das ist teilweise vom Zustand der Peripherie abhängig, ein Atmel-SAMD DMA braucht zwischen ~12 und 27 Takten bevvor ein Byte übertragen wird und manchmal sogar noch länger. Die ERfahrung musste ich auch schonmal machen und deswegen aus einem Projekt verbannen weil ich nur stabil 200kHz sampeln (timestamp + daten, DMA im quasi interleave, echten gibts bei dem nicht) konnte

So hatte ich dann wieder einen XMega eingebaut, weil der bei 32Mhz bis 1Mhz DMA Samplerate und echten interleave unterstützt.

[HaWe]

ich sehe schon, ihr versteht teilw (?) nicht den Sinn und die Vorteile von preemptivem MT.

Lasst mal parallel laufen, ohne yields und ohne delays, als Simulations/Testprogramm:
1.) fibonacci(41) unmittelbar hintereinander in einer Endlosschleife berechnen, Ausgabe seriell
2.) abwechselnd nacheinander fibonacci(38 ), fibonacci(39) und fibonacci(40) direkt hintereinander in einer Endlosschleife berechnen, Ausgabe seriell
3.) Bildschirmausgabe (TFT) von unmittelbat hintereinander 1000 gefüllten Kreisen verschiedener Größe und Position, danach immer komplett Bildschirm löschen, in einer Endlosschleife,
4.) array int[1000] per random initialisieren, dann unmittelbar Quicksort des arrays, dann unmittelbar sortierte Ausgabe des arrays seriell, in einer Endlosschleife
5.) in einer Endlosschleife direkt hintereinander die analog-Ports A0 bis A3 eines ads1115 I2C Sensors schnellstmöglich auslesen und addieren, jeden 100.000sten Summen-Wert (als double) seriell ausgeben
6.) in einer Endlosschleife direkt hintereinander schnellstmöglich die digital-Ports D10 auslesen und D11 damit schreiben und D12 toggeln, jeden 100.000sten Schleifencounter und dazu die dann aktuellen D10/D11/D12 Werte seriell ausgeben.

hier der fibonacci-Code:

uint32_t fibonacci(uint32_t n) {
   if(n == 0){
      return 0;
   } else if(n == 1) {
      return 1;
   } else {
      return (fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2));
   }
}

[Ceos]

1.) nicht meine Anwendung, brauche ich nicht
2.) siehe 1.
3.) kann ich wunderbar ohne Threads, DMA + Timer + Statemachine +ISR
4.) warum sollte ich sowas machen wollen? siehe 1.)
5.) da hast du dir gerade selber ins Bein geschossen, weil du scheinbar wieder nicht gelesen hast was ich schreibe, ich wäre schneller als du in dem Fall, deutlich!
6.) siehe 5.

Q.E.D.

nochmal nachträglich für dich "ES KOMMT AUF DIE ANWENDUNG AN"

genauer gesagt, während ich 5ten und 6tens per DMA und ISR löse, könnte ich 3tens vermutlich sogar noch parallel ausführen

du löst mit Threading Probleme, die ich mit ISR und Peripherie garnicht habe, meine CPU langweilt sich während die Peripherie die Hauptarbeit macht

[HaWe]

was du brauchst, interessiert nicht, es geht um den Simulations/Testaufbau an sich, bei dem sowohl schnelle als auch langdauerne Prozesse laufen (nur dafür ist es ja auch gedacht, nicht für Killefit).