fflush질문

일꾼1과 일꾼2가 있습니다.

두사람은 목재를 옮기는 일을 하고 있습니다.

주인장이 와서 시장에 가서 여기 메모지에 적혀있는 물건을 사오라고, 일꾼2에게 말합니다.

일꾼2는 심부름때문에 그날 끝냈어야 할 일을 다하지 못했습니다.

태스크1(화면에 a 을 출력하고 있다) . . .일꾼1에 비유... a 는 목재를 옮기는 일

태스크2(화면에 b 을 출력하고 있다). . .일꾼2에 비유... b 는 목재를 옮기는 일

아래 그림을 보시죠. T1 과 T2 는 라운드로빈으로 시간을 공평하게 나눔받아 실행중입니다.

그런데, T1 은 압도적으로 T2보다 더 많이 작업을 실행한 것처럼 보입니다. 왜 그럴까요?

아까의 비유를 보죠. 일꾼1이 오늘 한 일은 (1)목재를 옮기는 일이 전부입니다

하지만, 일꾼2가 오늘 한 일은 이 두가지입니다 (1)목재를 옮기는 일, (2)심부름

목재를 옮기는 일을 일꾼의 주된 일(work) 로 본다면, 심부름은 사이드 일로 볼 수 있어요.

하지만 심부름도 일이 아닌것은 아니죠.

b 을 화면에 찍고 있는 T2 는 T1 이 하지 않는 허드렛일을 조용히 안보이는데서 처리하고 있는 것입니다. 바로 UART 장치( HAL_UART_Transmit )를 이용해서 화면에 실질적인 출력을 하도록 하는 일인 것이죠.

하지만, 일꾼2는 다음에 비슷한 일이 있을 때 자리를 피합니다. 결국 심부름은 일꾼1이 하게됩니다.

다음의 코드를 보세요. vTaskDelay(1); 기존의 코드에 함수를 한 줄 끼워 넣습니다.

	vTaskDelay(1); // ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ 이부분을 잘 보세요.
while(1) {
	/* TODO #3:
	코드를 실행 하여 보고
	vTaskDelay() 코드를 주석 처리한 후 그 결과를 설명한다 */
#if 1 // No comment
//vTaskDelay (pdMS_TO_TICKS (1000));
printf("a"); fflush(stdout);	// 문자 'a' 출력
#endif // TODO #3

그러면 다음과 같은 현상으로 나타납니다.

왜 이런 현상이 나타날까요.

vTaskDelay(1)을 T1 코드에 끼워 넣었기 때문에

T2가 T1 보다 while 루프를 먼저 실행하게되죠. 1밀리초 동안 버퍼에 'b' 문자들이 채워지기 시작합니다. 그리고, 운이 나쁘면 T2 는 계속 UART 장치에 글자를 출력하는 일만 도맡아하게 될 수 있습니다. 이것이 위 출력 결과의 해석입니다.

자, 이제 결론으로 가보죠

제가 강의에서도 충분히 지적하였지만, printf 사용하실 땐 주의하셔야 합니다. 화면에 나오는 출력이 실시간이라고 믿으시면 안되는 이유가 여기 있습니다.

아래 함수에서 __HAL_LOCK(), __HAL_UNLOCK() 을 보시면 됩니다.

일종의 임계구역이 형성되어 있습니다. T1이 임계구역으로 들어가서 실행하는 동안 선점되어 T2가 동일한 임계구역으로 들어갈 수 없도록 설계되어 있는 것이죠. 결국, 운이 나쁘면 어떤 태스크는 죽어라 이 작업을 다른 태스크에 비해 과도하게 해야 할 수 있습니다. 그렇다면 printf 을 사용하지 않고 uart_printf() 을 이용하는 방법도 고려해 볼 수 있겠지만, 서로 일장 일단이 있어서 이 방법이 저 방법보다 확실히 우월하다고 단정지을수는 없습니다.

printf 라는 것이 본시 주 용도가 디버깅이기 때문에 기기의 디버깅시 실시간으로 동작하는 것을 항시 병행해서 테스트해야 합니다. 다시말하면 printf 을 온오프시켜가면서 테스트해야 한다는 것이죠. 개발자가 그만큼 주의를 기울여야 한다는 뜻이기도 합니다.

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
{
  uint8_t  *pdata8bits;
  uint16_t *pdata16bits;
  uint32_t tickstart = 0U;

  /* Check that a Tx process is not already ongoing */
  if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
  {
    if ((pData == NULL) || (Size == 0U))
    {
      return  HAL_ERROR;
    }

    /* Process Locked */
    __HAL_LOCK(huart);   // ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️

    huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
    huart->gState = HAL_UART_STATE_BUSY_TX;

    /* Init tickstart for timeout managment */
    tickstart = HAL_GetTick();

    huart->TxXferSize = Size;
    huart->TxXferCount = Size;

    /* In case of 9bits/No Parity transfer, pData needs to be handled as a uint16_t pointer */
    if ((huart->Init.WordLength == UART_WORDLENGTH_9B) && (huart->Init.Parity == UART_PARITY_NONE))
    {
      pdata8bits  = NULL;
      pdata16bits = (uint16_t *) pData;
    }
    else
    {
      pdata8bits  = pData;
      pdata16bits = NULL;
    }

    /* Process Unlocked */
    __HAL_UNLOCK(huart);  // ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️

    while (huart->TxXferCount > 0U)
    {
      if (UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_TXE, RESET, tickstart, Timeout) != HAL_OK)
      {
        return HAL_TIMEOUT;
      }
      if (pdata8bits == NULL)
      {
        huart->Instance->DR = (uint16_t)(*pdata16bits & 0x01FFU);
        pdata16bits++;
      }
      else
      {
        huart->Instance->DR = (uint8_t)(*pdata8bits & 0xFFU);
        pdata8bits++;
      }
      huart->TxXferCount--;
    }

    if (UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_TC, RESET, tickstart, Timeout) != HAL_OK)
    {
      return HAL_TIMEOUT;
    }

    /* At end of Tx process, restore huart->gState to Ready */
    huart->gState = HAL_UART_STATE_READY;

    return HAL_OK;
  }
  else
  {
    return HAL_BUSY;
  }
}

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