51單片機多任務的原理及其實現(xiàn)

1、.51單片機多任務操作系統(tǒng)的原理與實現(xiàn) 51單片機多任務操作系統(tǒng)的原理與實現(xiàn)- 一個超輕量級的操作系統(tǒng)前言想了很久,要不要寫這篇文章?最后覺得對操作系統(tǒng)感興趣的人還是很多,寫吧.我不一定能造出玉,但我可以拋出磚.包括我在內(nèi)的很多人都對51使用操作系統(tǒng)呈悲觀態(tài)度,因為51的片上資源太少.但對于很多要求不高的系統(tǒng)來說,使用操作系統(tǒng)可以使代碼變得更直觀,易于維護,所以在51上仍有操作系統(tǒng)的生存機會. 流行的uCos,Tiny51等,其實都不適合在2051這樣的片子上用,占資源較多,唯有自已動手,以不變應萬變,才能讓51也有操作系統(tǒng)可用.這篇貼子的目的,是教會大家如何現(xiàn)場寫一個OS,而不是給大家提供一

2、個OS版本.提供的所有代碼,也都是示例代碼,所以不要因為它沒什么功能就說LAJI之類的話.如果把功能寫全了,一來估計你也不想看了,二來也失去靈活性沒有價值了. 下面的貼一個示例出來,可以清楚的看到,OS本身只有不到10行源代碼,編譯后的目標代碼60字節(jié),任務切換消耗為20個機器周期.相比之下,KEIL內(nèi)嵌的TINY51目標代碼為800字節(jié),切換消耗100700周期.唯一不足之處是,每個任務要占用掉十幾字節(jié)的堆棧,所以任務數(shù)不能太多,用在128B內(nèi)存的51里有點難度,但對于52來說問題不大.這套代碼在36M主頻的STC12C4052上實測,切換任務僅需2uS. #include #define

3、MAX_TASKS 2 /任務槽個數(shù).必須和實際任務數(shù)一至 #define MAX_TASK_DEP 12 /最大棧深.最低不得少于2個,保守值為12. unsigned char idata task_stackMAX_TASKSMAX_TASK_DEP;/任務堆棧. unsigned char task_id; /當前活動任務號 /任務切換函數(shù)(任務調(diào)度器) void task_switch() task_sptask_id = SP; if(+task_id = MAX_TASKS) task_id = 0; SP = task_sptask_id; /任務裝入函數(shù).將指定的函數(shù)(參數(shù)1

4、)裝入指定(參數(shù)2)的任務槽中.如果該槽中原來就有任務,則原任務丟失,但系統(tǒng)本身不會發(fā)生錯誤. void task_load(unsigned int fn, unsigned char tid) task_sptid = task_stacktid + 1; task_stacktid0 = (unsigned int)fn & 0xff; task_stacktid1 = (unsigned int)fn 8; /從指定的任務開始運行任務調(diào)度.調(diào)用該宏后,將永不返回. #define os_start(tid) task_id = tid,SP = task_sptid;return; /

5、*=以下為測試代碼=*/ void task1() static unsigned char i; while(1) i+; task_switch();/編譯后在這里打上斷點 void task2() static unsigned char j; while(1) j+=2; task_switch();/編譯后在這里打上斷點 void main() /這里裝載了兩個任務,因此在定義MAX_TASKS時也必須定義為2 task_load(task1, 0);/將task1函數(shù)裝入0號槽 task_load(task2, 1);/將task2函數(shù)裝入1號槽 os_start(0); 這樣一個

6、簡單的多任務系統(tǒng)雖然不能稱得上真正的操作系統(tǒng),但只要你了解了它的原理,就能輕易地將它擴展得非常強大,想知道要如何做嗎?一.什么是操作系統(tǒng)?人腦比較容易接受類比這種表達方式,我就用公交系統(tǒng)來類比操作系統(tǒng)吧. 當我們要解決一個問題的時候,是用某種處理手段去完成它,這就是我們常說的方法,計算機里叫程序(有時候也可以叫它算法). 以出行為例,當我們要從A地走到B地的時候,可以走著去,也可以飛著去,可以走直線,也可以繞彎路,只要能從A地到B地,都叫作方法.這種從A地到B的需求,相當于計算機里的任務,而實現(xiàn)從A地到B地的方法,叫作任務處理流程 很顯然,這些走法中,并不是每種都合理,有些傻子都會采用的,有些

7、是傻子都不采會用的.用計算機的話來說就是,有的任務處理流程好,有的任務處理流程好,有的處理流程差. 可以歸納出這么幾種真正算得上方法的方法: 有些走法比較快速,適合于趕時間的人;有些走法比較省事,適合于懶人;有些走法比較便宜,適合于窮人. 用計算機的話說就是,有些省CPU,有些流程簡單,有些對系統(tǒng)資源要求低. 現(xiàn)在我們可以看到一個問題: 如果全世界所有的資源給你一個人用(單任務獨占全部資源),那最適合你需求的方法就是好方法.但事實上要外出的人很多,例如10個人(10個任務),卻只有1輛車(1套資源),這叫作資源爭用. 如果每個人都要使用最適合他需求的方法,那司機就只好給他們一人跑一趟了,而在任

8、一時刻里,車上只有一個乘客.這叫作順序執(zhí)行,我們可以看到這種方法對系統(tǒng)資源的浪費是嚴重的. 如果我們沒有法力將1臺車變成10臺車來送這10個人,就只好制定一些機制和約定,讓1臺車看起來像10臺車,來解決這個問題的辦法想必大家都知道,那就是制定公交線路. 最簡單的辦法是將所有旅客需要走的起點與終點串成一條線,車在這條線上開,乘客則自已決定上下車.這就是最簡單的公交線路.它很差勁,但起碼解決客人們對車爭用.對應到計算機里,就是把所有任務的代碼混在一起執(zhí)行. 這樣做既不優(yōu)異雅,也沒效率,于是司機想了個辦法,把這些客戶叫到一起商量,將所有客人出行的起點與終點羅列出來,統(tǒng)計這些線路的使用頻度,然后制定出

9、公交線路:有些路線可以合并起來成為一條線路,而那些不能合并的路線,則另行開辟行車車次,這叫作任務定義.另外,對于人多路線,車次排多點,時間上也優(yōu)先安排,這叫作任務優(yōu)先級. 經(jīng)過這樣的安排后,雖然仍只有一輛車,但運載能力卻大多了.這套車次/路線的按排,就是一套公交系統(tǒng).哈,知道什么叫操作系統(tǒng)了吧?它也就是這么樣的一種約定. 操作系統(tǒng): 我們先回過頭歸納一下: 汽車 系統(tǒng)資源.主要指的是CPU,當然還有其它,比如內(nèi)存,定時器,中斷源等.客戶出行 任務正在走的路線 進程 一個一個的運送旅客 順序執(zhí)行 同時運送所有旅客 多任務并行按不同的使用頻度制定路線并優(yōu)先跑較繁忙的路線 任務優(yōu)先級 計算機內(nèi)有各種

10、資源,單從硬件上說,就有CPU,內(nèi)存,定時器,中斷源,I/O端口等.而且還會派生出來很多軟件資源,例如消息池. 操作系統(tǒng)的存在,就是為了讓這些資源能被合理地分配. 最后我們來總結(jié)一下,所謂操作系統(tǒng),以我們目前權(quán)宜的理解就是:為解決計算機資源爭用而制定出的一種約定.二.51上的操作系統(tǒng)對于一個操作系統(tǒng)來說,最重要的莫過于并行多任務.在這里要澄清一下,不要拿當年的DOS來說事,時代不同了.況且當年IBM和小比爾著急將PC搬上市,所以才抄襲PLM(好象是叫這個名吧?記不太清)搞了個今天看來很粗制濫造的DOS出來.看看當時真正的操作系統(tǒng)-UNIX,它還在紙上時就已經(jīng)是多任務的了. 對于我們PC來說,要

11、實現(xiàn)多任務并不是什么問題,但換到MCU卻很頭痛: 1.系統(tǒng)資源少 在PC上,CPU主頻以G為單位,內(nèi)存以GB為單位,而MCU的主頻通常只有十幾M,內(nèi)存則是Byts.在這么少的資源上同時運行多個任務,就意味著操作系統(tǒng)必須盡可能的少占用硬件資源. 2.任務實時性要求高 PC并不需要太關(guān)心實時性,因為PC上幾乎所有的實時任務都被專門的硬件所接管,例如所有的聲卡網(wǎng)卡顯示上都內(nèi)置有DSP以及大量的緩存.CPU只需坐在那里指手劃腳告訴這些板卡如何應付實時信息就行了. 而MCU不同,實時信息是靠CPU來處理的,緩存也非常有限,甚至沒有緩存.一旦信息到達,CPU必須在極短的時間內(nèi)響應,否則信息就會丟失. 就拿

12、串口通信來舉例,在標準的PC架構(gòu)里,巨大的內(nèi)存允許將信息保存足夠長的時間.而對于MCU來說內(nèi)存有限,例如51僅有128字節(jié)內(nèi)存,還要扣除掉寄存器組占用掉的832個字節(jié),所以通常都僅用幾個字節(jié)來緩沖.當然,你可以將數(shù)據(jù)的接收與處理的過程合并,但對于一個操作系統(tǒng)來說,不推薦這么做. 假定以115200bps通信速率向MCU傳數(shù)據(jù),則每個字節(jié)的傳送時間約為9uS,假定緩存為8字節(jié),則串口處理任務必須在70uS內(nèi)響應. 這兩個問題都指向了同一種解決思路:操作系統(tǒng)必須輕量輕量再輕量,最好是不占資源(那當然是做夢啦). 可用于MCU的操作系統(tǒng)很多,但適合51(這里的51專指無擴展內(nèi)存的51)幾乎沒有.前陣

13、子見過一個圈圈操作系統(tǒng),那是我所見過的操作系統(tǒng)里最輕量的,但仍有改進的余地. 很多人認為,51根本不適合使用操作系統(tǒng).其實我對這種說法并不完全接受,否則也沒有這篇文章了. 我的看法是,51不適合采用通用操作系統(tǒng).所謂通用操作系統(tǒng)就是,不論你是什么樣的應用需求,也不管你用什么芯片,只要你是51,通通用同一個操作系統(tǒng). 這種想法對于PC來說沒問題,對于嵌入式來說也不錯,對AVR來說還湊合,而對于51這種貧窮型的MCU來說,不行. 怎樣行?量體裁衣,現(xiàn)場根據(jù)需求構(gòu)建一個操作系統(tǒng)出來! 看到這里,估計很多人要翻白眼了,大體上兩種: 1.操作系統(tǒng)那么復雜,說造就造,當自已是神了? 2.操作系統(tǒng)那么復雜,

14、現(xiàn)場造一個會不會出BUG? 哈哈,看清楚了?問題出在復雜上面,如果操作系統(tǒng)不復雜,問題不就解決了? 事實上,很多人對操作系統(tǒng)的理解是片面的,操作系統(tǒng)不一定要做得很復雜很全面,就算僅個多任務并行管理能力,你也可以稱它操作系統(tǒng). 只要你對多任務并行的原理有所了解,就不難現(xiàn)場寫一個出來,而一旦你做到了這一點,為各任務間安排通信約定,使之發(fā)展成一個為你的應用系統(tǒng)量身定做的操作系統(tǒng)也就不難了. 為了加深對操作系統(tǒng)的理解,可以看一看這份PPT,讓你充分了解一個并行多任務是如何一步步從順序流程演變過來的.里面還提到了很多人都在用的狀態(tài)機,你會發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)跟狀態(tài)機從原理上其實是多么相似.會用狀態(tài)機寫程序,都能

15、寫出操作系統(tǒng).三.我的第一個操作系統(tǒng)直接進入主題,先貼一個操作系統(tǒng)的示范出來.大家可以看到,原來操作系統(tǒng)可以做得么簡單. 當然,這里要申明一下,這玩意兒其實算不上真正的操作系統(tǒng),它除了并行多任務并行外根本沒有別的功能.但凡事都從簡單開始,搞懂了它,就能根據(jù)應用需求,將它擴展成一個真正的操作系統(tǒng). 好了,代碼來了. 將下面的代碼直接放到KEIL里編譯,在每個task?()函數(shù)的task_switch();那里打上斷點,就可以看到它們的確是同時在執(zhí)行的.#include #define MAX_TASKS 2 /任務槽個數(shù).必須和實際任務數(shù)一至 #define MAX_TASK_DEP 12 /最

16、大棧深.最低不得少于2個,保守值為12.unsigned char idata task_stackMAX_TASKSMAX_TASK_DEP;/任務堆棧. unsigned char task_id; /當前活動任務號 /任務切換函數(shù)(任務調(diào)度器) void task_switch() task_sptask_id = SP; if(+task_id = MAX_TASKS) task_id = 0; SP = task_sptask_id; /任務裝入函數(shù).將指定的函數(shù)(參數(shù)1)裝入指定(參數(shù)2)的任務槽中.如果該槽中原來就有任務,則原任務丟失,但系統(tǒng)本身不會發(fā)生錯誤. void task

17、_load(unsigned int fn, unsigned char tid) task_sptid = task_stacktid + 1; task_stacktid0 = (unsigned int)fn & 0xff; task_stacktid1 = (unsigned int)fn 8; /從指定的任務開始運行任務調(diào)度.調(diào)用該宏后,將永不返回. #define os_start(tid) task_id = tid,SP = task_sptid;return; /*=以下為測試代碼=*/ void task1() static unsigned char i; while(1

18、) i+; task_switch();/編譯后在這里打上斷點 void task2() static unsigned char j; while(1) j+=2; task_switch();/編譯后在這里打上斷點 void main() /這里裝載了兩個任務,因此在定義MAX_TASKS時也必須定義為2 task_load(task1, 0);/將task1函數(shù)裝入0號槽 task_load(task2, 1);/將task2函數(shù)裝入1號槽 os_start(0); 限于篇幅我已經(jīng)將代碼作了簡化,并刪掉了大部分注釋,大家可以直接下載源碼包,里面完整的注解,并帶KEIL工程文件,斷點也打好

19、了,直接按ctrl+f5就行了. 現(xiàn)在來看看這個多任務系統(tǒng)的原理: 這個多任務系統(tǒng)準確來說,叫作協(xié)同式多任務. 所謂協(xié)同式,指的是當一個任務持續(xù)運行而不釋放資源時,其它任務是沒有任何機會和方式獲得運行機會,除非該任務主動釋放CPU. 在本例里,釋放CPU是靠task_switch()來完成的.task_switch()函數(shù)是一個很特殊的函數(shù),我們可以稱它為任務切換器. 要清楚任務是如何切換的,首先要回顧一下堆棧的相關(guān)知識. 有個很簡單的問題,因為它太簡單了,所以相信大家都沒留意過: 我們知道,不論是CALL還是JMP,都是將當前的程序流打斷,請問CALL和JMP的區(qū)別是什么? 你會說:CALL

20、可以RET,JMP不行.沒錯,但原因是啥呢?為啥CALL過去的就可以用RET跳回來,JMP過去的就不能用RET來跳回呢? 很顯然,CALL通過某種方法保存了打斷前的某些信息,而在返回斷點前執(zhí)行的RET指令,就是用于取回這些信息. 不用多說,大家都知道,某些信息就是PC指針,而某種方法就是壓棧. 很幸運,在51里,堆棧及堆棧指針都是可被任意修改的,只要你不怕死.那么假如在執(zhí)行RET前將堆棧修改一下會如何?往下看: 當程序執(zhí)行CALL后,在子程序里將堆棧剛才壓入的斷點地址清除掉,并將一個函數(shù)的地址壓入,那么執(zhí)行完RET后,程序就跳到這個函數(shù)去了. 事實上,只要我們在RET前將堆棧改掉,就能將程序跳

21、到任務地方去,而不限于CALL里壓入的地址. 重點來了. 首先我們得為每個任務單獨開一塊內(nèi)存,這塊內(nèi)存專用于作為對應的任務的堆棧,想將CPU交給哪個任務,只需將棧指針指向誰內(nèi)存塊就行了. 接下來我們構(gòu)造一個這樣的函數(shù): 當任務調(diào)用該函數(shù)時,將當前的堆棧指針保存一個變量里,并換上另一個任務的堆棧指針.這就是任務調(diào)度器了.OK了,現(xiàn)在我們只要正確的填充好這幾個堆棧的原始內(nèi)容,再調(diào)用這個函數(shù),這個任務調(diào)度就能運行起來了. 那么這幾個堆棧里的原始內(nèi)容是哪里來的呢?這就是任務裝載函數(shù)要干的事了. 在啟動任務調(diào)度前將各個任務函數(shù)的入口地址放在上面所說的任務專用的內(nèi)存塊里就行了!對了,順便說一下,這個任務專

22、用的內(nèi)存塊叫作私棧,私棧的意思就是說,每個任務的堆棧都是私有的,每個任務都有一個自已的堆棧. 話都說到這份上了,相信大家也明白要怎么做了: 1.分配若干個內(nèi)存塊,每個內(nèi)存塊為若干字節(jié): 這里所說的若干個內(nèi)存塊就是私棧,要想同時運行幾少個任務就得分配多少塊.而每個子內(nèi)存塊若干字節(jié)就是棧深.記住,每調(diào)一層子程序需要2字節(jié).如果不考慮中斷,4層調(diào)用深度,也就是8字節(jié)棧深應該差不多了. unsigned char idata task_stackMAX_TASKSMAX_TASK_DEP 當然,還有件事不能忘,就是堆指針的保存處.不然光有堆棧怎么知道應該從哪個地址取數(shù)據(jù)啊 unsigned char

23、idata task_spMAX_TASKS 上面兩項用于裝任務信息的區(qū)域,我們給它個概念叫任務槽.有些人叫它任務堆,我覺得還是槽比較直觀 對了,還有任務號.不然怎么知道當前運行的是哪個任務呢? unsigned char task_id 當前運行存放在1號槽的任務時,這個值就是1,運行2號槽的任務時,這個值就是2. 2.構(gòu)造任務調(diào)度函函數(shù): void task_switch() task_sptask_id = SP;/保存當前任務的棧指針 if(+task_id = MAX_TASKS)/任務號切換到下一個任務 task_id = 0; SP = task_sptask_id;/將系統(tǒng)的棧

24、指針指向下個任務的私棧. 3.裝載任務: 將各任務的函數(shù)地址的低字節(jié)和高字節(jié)分別入在 task_stack任務號0和task_stack任務號1中: 為了便于使用,寫一個函數(shù): task_load(函數(shù)名, 任務號) void task_load(unsigned int fn, unsigned char tid) task_sptid = task_stacktid + 1; task_stacktid0 = (unsigned int)fn & 0xff; task_stacktid1 = (unsigned int)fn 8; 4.啟動任務調(diào)度器: 將棧指針指向任意一個任務的私棧,執(zhí)行

25、RET指令.注意,這可很有學問的哦,沒玩過堆棧的人腦子有點轉(zhuǎn)不彎:這一RET,RET到哪去了?嘿嘿,別忘了在RET前已經(jīng)將堆棧指針指向一個函數(shù)的入口了.你別把RET看成RET,你把它看成是另一種類型的JMP就好理解了. SP = task_sp任務號; return; 做完這4件事后,任務并行執(zhí)行就開始了.你可以象寫普通函數(shù)一個寫任務函數(shù),只需(目前可以這么說)注意在適當?shù)臅r候(例如以前調(diào)延時的地方)調(diào)用一下task_switch(),以讓出CPU控制權(quán)給別的任務就行了. 最后說下效率問題. 這個多任務系統(tǒng)的開銷是每次切換消耗20個機器周期(CALL和RET都算在內(nèi)了),貴嗎?不算貴,對于很多

26、用狀態(tài)機方式實現(xiàn)的多任務系統(tǒng)來說,其實效率還沒這么高- case switch和if()可不像你想像中那么便宜. 關(guān)于內(nèi)存的消耗我要說的是,當然不能否認這種多任務機制的確很占內(nèi)存.但建議大家不要老盯著編譯器下面的那行字DATA = XXXbyte.那個值沒意義,堆棧沒算進去.關(guān)于比較省內(nèi)存多任務機制,我將來會說到. 概括來說,這個多任務系統(tǒng)適用于實時性要求較高而內(nèi)存需求不大的應用場合,我在運行于36M主頻的STC12C4052上實測了一把,切換一個任務不到3微秒. 下回我們講講用KEIL寫多任務函數(shù)時要注意的事項. 下下回我們講講如何增強這個多任務系統(tǒng),跑步進入操作系統(tǒng)時代.四.用KEIL寫多

27、任務系統(tǒng)的技巧與注意事項C51編譯器很多,KEIL是其中比較流行的一種.我列出的所有例子都必須在KEIL中使用.為何?不是因為KEIL好所以用它(當然它的確很棒),而是因為這里面用到了KEIL的一些特性,如果換到其它編譯器下,通過編譯的倒不是問題,但運行起來可能是堆棧錯位,上下文丟失等各種要命的錯誤,因為每種編譯器的特性并不相同.所以在這里先說清楚這一點. 但是,我開頭已經(jīng)說了,這套帖子的主要目的是闡述原理,只要你能把這幾個例子消化掉,那么也能夠自已動手寫出適合其它編譯器的OS. 好了,說說KEIL的特性吧,先看下面的函數(shù): sbit sigl = P17; void func1() regi

28、ster char data i; i = 5; dosigl = !sigl; while(-i); 你會說,這個函數(shù)沒什么特別的嘛!呵呵,別著急,你將它編譯了,然后展開匯編代碼再看看: 193: void func1() 194: register char data i; 195: i = 5; C:0x00C3 7F05 MOV R7,#0x05 196: do 197: sigl = !sigl; C:0x00C5 B297 CPL sigl(0x90.7) 198: while(-i); C:0x00C7 DFFC DJNZ R7,C:00C5 199: C:0x00C9 22 R

29、ET 看清楚了沒?這個函數(shù)里用到了R7,卻沒有對R7進行保護! 有人會跳起來了:這有什么值得奇怪的,因為上層函數(shù)里沒用到R7啊.呵呵,你說的沒錯,但只說對了一半:事實上,KEIL編譯器里作了約定,在調(diào)子函數(shù)前會盡可能釋放掉所有寄存器.通常性況下,除了中斷函數(shù)外,其它函數(shù)里都可以任意修改所有寄存器而無需先壓棧保護(其實并不是這樣,但現(xiàn)在暫時這樣認為,飯要一口一口吃嘛,我很快會說到的). 這個特性有什么用呢?有!當我們調(diào)用任務切換函數(shù)時,要保護的對象里可以把所有的寄存器排除掉了,就是說,只需要保護堆棧即可! 現(xiàn)在我們回過頭來看看之前例子里的任務切換函數(shù): void task_switch() ta

30、sk_sptask_id = SP;/保存當前任務的棧指針 if(+task_id = MAX_TASKS)/任務號切換到下一個任務 task_id = 0; SP = task_sptask_id;/將系統(tǒng)的棧指針指向下個任務的私棧. 看到?jīng)],一個寄存器也沒保護,展開匯編看看,的確沒保護寄存器. 好了,現(xiàn)在要給大家潑冷水了,看下面兩個函數(shù): void func1() register char data i; i = 5; do sigl = !sigl; while(-i); void func2() register char data i; i = 5; do func1(); whi

31、le(-i); 父函數(shù)fun2()里調(diào)用func1(),展開匯編代碼看看: 193: void func1() 194: register char data i; 195: i = 5; C:0x00C3 7F05 MOV R7,#0x05 196: do 197: sigl = !sigl; C:0x00C5 B297 CPL sigl(0x90.7) 198: while(-i); C:0x00C7 DFFC DJNZ R7,C:00C5 199: C:0x00C9 22 RET 200: void func2() 201: register char data i; 202: i =

32、5; C:0x00CA 7E05 MOV R6,#0x05 203: do 204: func1(); C:0x00CC 11C3 ACALL func1(C:00C3) 205: while(-i); C:0x00CE DEFC DJNZ R6,C:00CC 206: C:0x00D0 22 RET 看清楚沒?函數(shù)func2()里的變量使用了寄存器R6,而在func1和func2里都沒保護. 聽到這里,你可能又要跳一跳了:func1()里并沒有用到R6,干嘛要保護?沒錯,但編譯器是怎么知道func1()沒用到R6的呢?是從調(diào)用關(guān)系里推測出來的. 一點都沒錯,KEIL會根據(jù)函數(shù)間的直接調(diào)用關(guān)系

33、為各函數(shù)分配寄存器,既不用保護,又不會沖突,KEIL好棒哦!等一下,先別高興,換到多任務的環(huán)境里再試試: void func1() register char data i; i = 5; do sigl = !sigl; while(-i); void func2() register char data i; i = 5; do sigl = !sigl; while(-i); 展開匯編代碼看看: 193: void func1() 194: register char data i; 195: i = 5; C:0x00C3 7F05 MOV R7,#0x05 196: do 197:

34、sigl = !sigl; C:0x00C5 B297 CPL sigl(0x90.7) 198: while(-i); C:0x00C7 DFFC DJNZ R7,C:00C5 199: C:0x00C9 22 RET 200: void func2() 201: register char data i; 202: i = 5; C:0x00CA 7F05 MOV R7,#0x05 203: do 204: sigl = !sigl; C:0x00CC B297 CPL sigl(0x90.7) 205: while(-i); C:0x00CE DFFC DJNZ R7,C:00CC 20

35、6: C:0x00D0 22 RET 看到了吧?哈哈,這回神仙也算不出來了.因為兩個函數(shù)沒有了直接調(diào)用的關(guān)系,所以編譯器認為它們之間不會產(chǎn)生沖突,結(jié)果分配了一對互相沖突的寄存器,當任務從func1()切換到func2()時,func1()中的寄存器內(nèi)容就給破壞掉了.大家可以試著去編譯一下下面的程序: sbit sigl = P17; void func1() register char data i; i = 5; do sigl = !sigl; task_switch(); while (-i); void func2() register char data i; i = 5; do s

36、igl = !sigl; task_switch(); while(-i); 我們這里只是示例,所以仍可以通過手工分配不同的寄存器避免寄存器沖突,但在真實的應用中,由于任務間的切換是非常隨機的,我們無法預知某個時刻哪個寄存器不會沖突,所以分配不同寄存器的方法不可取.那么,要怎么辦呢? 這樣就行了: sbit sigl = P17; void func1() static char data i; while(1) i = 5; do sigl = !sigl; task_switch(); while(-i); void func2() static char data i; while(1)

37、 i = 5; do sigl = !sigl; task_switch(); while(-i); 將兩個函數(shù)中的變量通通改成靜態(tài)就行了.還可以這么做: sbit sigl = P17; void func1() register char data i; while(1) i = 5; do sigl = !sigl; while(-i); task_switch(); void func2() register char data i; while(1) i = 5; do sigl = !sigl; while(-i); task_switch(); 即,在變量的作用域內(nèi)不切換任務,等

38、變量用完了,再切換任務.此時雖然兩個任務仍然會互相破壞對方的寄存器內(nèi)容,但對方已經(jīng)不關(guān)心寄存器里的內(nèi)容了. 以上所說的,就是變量覆蓋的問題.現(xiàn)在我們系統(tǒng)地說說關(guān)于變量覆蓋. 變量分兩種,一種是全局變量,一種是局部變量(在這里,寄存器變量算到局部變量里). 對于全局變量,每個變量都會分配到單獨的地址. 而對于局部變量,KEIL會做一個覆蓋優(yōu)化,即沒有直接調(diào)用關(guān)系的函數(shù)的變量共用空間.由于不是同時使用,所以不會沖突,這對內(nèi)存小的51來說,是好事. 但現(xiàn)在我們進入多任務的世界了,這就意味著兩個沒有直接調(diào)用關(guān)系的函數(shù)其實是并列執(zhí)行的,空間不能共用了.怎么辦呢?一種笨辦法是關(guān)掉覆蓋優(yōu)化功能.呵呵,的確很

39、笨. 比較簡單易行一個解決辦法是,不關(guān)閉覆蓋優(yōu)化,但將那些在作用域內(nèi)需要跨越任務(換句話說就是在變量用完前會調(diào)用task_switch()函數(shù)的)變量通通改成靜態(tài)(static)即可.這里要對初學者提一下,靜態(tài)你可以理解為全局,因為它的地址空間一直保留,但它又不是全局,它只能在定義它的那個花括號對里訪問. 靜態(tài)變量有個副作用,就是即使函數(shù)退出了,仍會占著內(nèi)存.所以寫任務函數(shù)的時候,盡量在變量作用域結(jié)束后才切換任務,除非這個變量的作用域很長(時間上長),會影響到其它任務的實時性.只有在這種情況下才考慮在變量作用域內(nèi)跨越任務,并將變量申明為靜態(tài). 事實上,只要編程思路比較清析,很少有變量需要跨越任務的.就是說,靜態(tài)變量并不多. 說完了覆蓋我們再說說重入.所謂重入,就是一個函數(shù)在同一時刻有兩個不同的進程復本.對初學者來說可能不好理解,我舉個例子吧: 有一個函數(shù)在主程序會被調(diào)用,在中斷里也會被調(diào)用,假如正當在主程序里調(diào)用時,中斷發(fā)生了,會發(fā)生什么情況? void func1() static char data i; i = 5; do sigl = !sigl; while(-i); 假定func1()正執(zhí)行到i=3時,中斷發(fā)生,一旦中斷調(diào)用到func1()時,i的值就被破壞了,當中斷結(jié)束后,i = 0. 以上說的是在傳統(tǒng)的單任