割り込みサービスルーチンの生成

RTOS 例 (VxWorks^®) の VME 割り込みレベルに関連付けられている割り込みサービスルーチン (ISR) を生成するには、Async Interrupt ブロックを使用します。Async Interrupt ブロックは、指定した割り込みレベルを有効にし、接続されている Function-Call Subsystem を呼び出す ISR をインストールします。

シミュレーション時に Async Interrupt ブロックを使うこともできます。これによって、入力端子を有効にして、シミュレーション対象の割り込みソースに接続できます。

メモ

この節に示されているオペレーティングシステムの統合手法では、vxlib1 ライブラリの 1 つ以上のブロックを使用します。これらのブロックは、ターゲット環境でカスタムブロックを開発するのに役立つ開始点の例を提供します。

Async Interrupt ブロックの接続

ISR を生成するには、Async Interrupt ブロックの出力を以下の制御入力に接続します。

Function-Call Subsystem
Task Sync ブロックの入力
関数呼び出し入力イベントについて設定された Stateflow^® チャートへの入力

次の図は、2 つの割り込みソースを有効にするように設定された Async Interrupt ブロックを示しています。出力 (信号幅 2) は 2 つの Function-Call Subsystem に接続されます。

要件と制限

次の要件と制限事項があります。

Async Interrupt ブロックは VME 割り込みの 1 から 7 までをサポートします。
Async Interrupt ブロックでは、次に示す RTOS 例 (VxWorks) のシステム呼び出しを使用します。
- sysIntEnable
- sysIntDisable
- intConnect
- intLock
- intUnlock
- tickGet

パフォーマンスについて

割り込みレベルで大規模なサブシステムが実行されると、システム内で優先度が同じか、低い割り込みの割り込み応答時間に大きく影響します。一般的に、ISR の保持時間はできるだけ短く指定することを推奨します。ブロック数が少ない Function-Call Subsystem のみを Async Interrupt ブロックに接続します。

大きなサブシステムの場合は Task Sync ブロックを使用して Function-Call Subsystem の実行を RTOS タスクと同期させることをお勧めします。Task Sync ブロックは Async Interrupt ブロックと Function-Call Subsystem 間に配置されます。Async Interrupt ブロックは Task Sync ブロックを ISR としてインストールします。ISR は、同期セマフォをタスクにリリースし (関数 semGive を実行し)、割り込みレベルからすぐに返されます。タスクは、スケジューリングされ、RTOS 例 (VxWorks) によって実行されます。詳細については、RTOS タスクの例の発生と同期を参照してください。

シミュレーションおよびコード生成時の Async Interrupt ブロックの使用

この節では、ISR を含むリアルタイムシステムの開発と実装に対する "双対モデル" アプローチについて説明します。このアプローチでは、プラントとシミュレーションのコントローラーを含むモデルと、コード生成のコントローラーのみを含む別のモデルを作成します。Simulink^® ライブラリを使用して、2 つのモデルの変更を同時に実装します。次の図は、ライブラリ内のプラントまたはコントローラーの変更がモデルにどのように伝播されるかを示しています。

シミュレーションおよびコード生成のための Async Interrupt ブロックの双対モデルの使用

"単一モデル" アプローチも使用できます。このアプローチでは、モデルの Plant コンポーネントはシミュレーション時にのみアクティブです。コード生成中は、Plant コンポーネントは効率的にシステム外に切り替えられ、コードはモデルの割り込みブロックおよびコントローラー部に対してのみ生成されます。このアプローチの例は、rtwdemo_async モデルを参照してください。

双対モデルアプローチ:シミュレーション

以下のブロック線図は、モデリングに対する双対モデルアプローチを説明する単純なモデルを示しています。シミュレーション時、Pulse Generator ブロックによってシミュレートされた割り込み信号が送られます。

シミュレートされた割り込み信号は、Async Interrupt ブロックの入力端子を使用して送られます。ブロックは、シミュレートされた割り込みを受信すると、接続されているサブシステムを呼び出します。

シミュレーション中、Async Interrupt ブロックの出力に接続されたサブシステムは、RTOS 例 (VxWorks) の優先度の順序に従って実行されます。2 つ以上の割り込み信号が同時に発生するイベントでは、Async Interrupt ブロックによって、割り込みレベル (レベル 7 が最高の優先順位) で指定された順序で下流のシステムが実行されます。最初の入力要素は最初の出力要素にマッピングされます。

シミュレーション時にシミュレーション入力を有効にせずに Async Interrupt ブロックを使用することもできます。このような場合、Async Interrupt ブロックは、モデルの基本レートを継承し、RTOS で優先度の順序で接続されているサブシステムを呼び出します (この場合、Async Interrupt ブロックは、すべての入力が 1 を同時に受信した場合と同様に動作します)。

双対モデルアプローチ:コード生成

サンプルモデルの生成コードで、次の内容が実行されます。

Ground ブロックは Environment Controller ブロックに入力信号を送ります。
Async Interrupt ブロックはそのシミュレーション入力を使用しません。

Ground ブロックは、Environment Controller ブロックの制御入力を駆動し、その信号パスについてコードが生成されないようにします。コードジェネレーターは、Environment Controller ブロックへのシミュレーション制御入力を駆動するブロックのコードについては、そのパスがコード生成中に選択されないため、生成しません。ただし、Environment Controller ブロックへのシミュレーション入力の駆動ブロックのサンプル時間は、生成されたコードでサポートされるサンプル時間に影響を与えます。生成されたコードに不要なサンプル時間が含まれないようにするには、生成コードの対象のモデルでシミュレーション入力を駆動するブロックのサンプル時間を使用します。

スタンドアロン関数は ISR としてインストールされます。このときの割り込みベクトルテーブルは次のとおりです。

オフセット
192	`&isr_num1_vec192()`
193	`&isr_num2_vec193()`

以下の図のように Async Interrupt ブロックパラメーターが設定されているという前提で、このモデルから生成されたコードについて検討します。

初期化コード

生成されたコードでは、Async Interrupt ブロックは、割り込みサービスルーチンとして Subsystem ブロックにコードをインストールします。IRQ1 および IRQ2 の割り込みベクトルは、[VME interrupt vector offset(s)] パラメーターの指定に従い、割り込みベクトルテーブルのベースに関連する場所 192 および 193 に格納されます。

ISR をインストールする場合、2 つの RTOS (VxWorks) 呼び出し (関数 int_connect および関数 sysInt_Enable) が必要です。Async Interrupt ブロックは、次のコード例で示すように、関数 model_initialize にこれらの呼び出しを挿入します。

/* VxWorks Interrupt Block: '<Root>/Async Interrupt' */
    /* Connect and enable ISR function: isr_num1_vec192 */
    if( intConnect(INUM_TO_IVEC(192), isr_num1_vec192, 0) != OK) {
      printf("intConnect failed for ISR 1.\n");
    }
    sysIntEnable(1);

    /* VxWorks Interrupt Block: '<Root>/Async Interrupt' */
    /* Connect and enable ISR function: isr_num2_vec193 */
    if( intConnect(INUM_TO_IVEC(193), isr_num2_vec193, 0) != OK)
    {
      printf("intConnect failed for ISR 2.\n");
    }
    sysIntEnable(2);

割り込みを生成するハードウェアは、Async Interrupt ブロックによっては構成されません。通常、割り込みソースは VME I/O ボードで、特定のイベントの割り込みを生成します (A/D 変換の終了など)。VME 割り込みのレベルとベクトルは、レジスタで設定するか、ボード上のジャンパーを使用して設定します。レジスタを設定するか、ボード上の割り込み生成を有効にするには、ユーザー記述デバイスドライバー (S-Function) の mdlStart ルーチンを使用します。Async Interrupt ブロックダイアログで指定された割り込みレベルとベクトルは、I/O ボードで設定されたレベルとベクトルと一致しなければなりません。

生成された ISR コード

RTOS (VxWorks) で実際に生成された IRQ1 の ISR を以下に示します。

/* VxWorks Interrupt Block: '<Root>/Async Interrupt' */

void isr_num1_vec192(void)
{
  int_T lock;
  FP_CONTEXT context;

   /* Use tickGet() as a portable tick counter example. 
      A much higher resolution can be achieved with a 
      hardware counter */
   Async_Code_M->Timing.clockTick2 = tickGet();

   /* disable interrupts (system is configured as non-ive) */
   lock = intLock();

   /* save floating point context */
   fppSave(&context);
 
   /* Call the system: <Root>/Subsystem A */
   Count(0, 0);

   /* restore floating point context */
   fppRestore(&context);

   /* re-enable interrupts */
   intUnlock(lock);
}

ISR には、次のような注目すべき特徴があります。

ISR は、[Preemption Flag] パラメーターの設定に従い、ロックされます。すなわち、さらに優先度の高い割り込みによってプリエンプトされません。ISR をロックおよびロックを解除するには、RTOS 例 (VxWorks) の関数 int_lock と関数 int_unlock を使用します。
接続されたサブシステム Count は、ISR 内から呼び出されます。
関数 Count は、アルゴリズム (モデル) コードを実行します。したがって、浮動小数点コンテキストは、関数 Count の呼び出し全体で保存および復元されます。
ISR では、システム内の他の周期的な基本レートまたはサブレートカウンターとは異なる独自の絶対時間カウンターを保持します。タイミングデータは、絶対時間または経過時間を必要とする ISR 内で実行されたブロックを使用するために維持されます。
詳細については、非同期タスクにおけるタイマーを参照してください。

モデル終了コード

次のように、モデルの終了関数によって RTOS (VxWorks) で割り込みが無効になります。

/* Model terminate function */
void Async_Code_terminate(void)
{
   /* VxWorks Interrupt Block: '<Root>/Async Interrupt' */
   /* Disable interrupt for ISR system: isr_num1_vec192 */
   sysIntDisable(1);

   /* VxWorks Interrupt Block: '<Root>/Async Interrupt' */
   /* Disable interrupt for ISR system: isr_num2_vec193 */
   sysIntDisable(2);
}