ucos-II操作系統(tǒng)概述及任務(wù)管理

1、演講人：伍瑩瑩演講人：伍瑩瑩 目前目前,嵌入式系統(tǒng)在家電、嵌入式系統(tǒng)在家電、 移動(dòng)電話、移動(dòng)電話、 PDA等等 各種領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛各種領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,程序設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜程序設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜, 這就需要采用一個(gè)通用的嵌入式操作系統(tǒng)來(lái)對(duì)其這就需要采用一個(gè)通用的嵌入式操作系統(tǒng)來(lái)對(duì)其 進(jìn)行管理和控制。移植了操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制。移植了操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng) 開發(fā)開發(fā),可大大減輕程序員的負(fù)擔(dān)可大大減輕程序員的負(fù)擔(dān),操作系統(tǒng)提供了多操作系統(tǒng)提供了多 任務(wù)的管理功能任務(wù)的管理功能,只需專注于每個(gè)任務(wù)的管理。對(duì)只需專注于每個(gè)任務(wù)的管理。對(duì) 于不同的應(yīng)用于不同的應(yīng)用,可以按照相同的步驟完成

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？梢园凑障嗤牟襟E完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 如果更換硬件平臺(tái)如果更換硬件平臺(tái),則只需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行少量則只需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行少量 的移植工作的移植工作, 與硬件無(wú)關(guān)的應(yīng)用代碼完全無(wú)需修改與硬件無(wú)關(guān)的應(yīng)用代碼完全無(wú)需修改。 背景背景 n商用型的實(shí)操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和 售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴,如Vxworks、QNX、WinCE、 Palm OS等。 n免費(fèi)型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在價(jià)格方面具有優(yōu)勢(shì)，目前主要有 Linux,C/OS是一種源碼開放的商業(yè)RTOS。 常見的嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，大體上可分為兩種，實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多

3、，大體上可分為兩種， 商用型和免費(fèi)型商用型和免費(fèi)型。 C/OS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 1、C/OSMicro Controller OS，微控制器操作系統(tǒng)。 2、C/OS簡(jiǎn)介 n美國(guó)人Jean Labrosse 1992年完成。 n應(yīng)用面覆蓋了諸多領(lǐng)域，如照相機(jī)、醫(yī)療器械、音響設(shè)備、發(fā) 動(dòng)機(jī)控制、高速公路電話系統(tǒng)、自動(dòng)提款機(jī)等 。 n1998年C/OS-II，目前的版本C/OS IIV2.61，2.72。 n2000年，得到美國(guó)航空管理局（FAA）的認(rèn)證，可以用于飛行 器中。 v公開源代碼公開源代碼 v可移植性（可移植性（Portable） v可固化（可固化（ROMable） C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用而

4、設(shè)計(jì)的，這就意味著，只要讀者有固化 手 段（C編譯、連接、下載和固化）， C/OS-II可以嵌入到讀者的 產(chǎn)品 中成為產(chǎn)品的一部分。 v可裁剪（可裁剪（Scalable） 可以只使用C/OS-II中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)服務(wù)。也就是說(shuō)某產(chǎn) 品可以只使用很少幾個(gè)C/OS-II調(diào)用，而另一個(gè)產(chǎn)品則使用了幾乎所 有 C/OS-II的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的C/OS-II所需的存儲(chǔ)器 空 間（RAM和ROM）。這種可剪裁性是靠條件編譯實(shí)現(xiàn)的。 C/OS-II的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn) v 占先式（占先式（Preemptive） v 多任務(wù)多任務(wù) C/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，目前這一版本保留8個(gè)

5、給系統(tǒng)。 應(yīng)用程序最多可以有256個(gè)任務(wù) v 可確定性可確定性 全部 C/OS-II的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時(shí)間具有可確定性。 v 任務(wù)棧任務(wù)棧 每個(gè)任務(wù)有自己?jiǎn)为?dú)的棧， C/OS-II允許每個(gè)任務(wù)有不同的?？?間，以便壓低應(yīng)用程序?qū)AM的需求。 C/OS-II的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn) C/OS-II的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn) v 系統(tǒng)服務(wù)系統(tǒng)服務(wù) C/OS-II提供很多系統(tǒng)服務(wù)，例如郵箱、消息隊(duì)列、信號(hào)量、塊 大小固定的內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放、時(shí)間相關(guān)函數(shù)等。 v 中斷管理中斷管理 中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，如果優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)被 該中斷喚醒，則高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行， 中斷嵌套

6、層數(shù)可達(dá)255層。 v 穩(wěn)定性與可靠性穩(wěn)定性與可靠性 C/OS-II的的文件結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu) 應(yīng)用程序軟件 uC/OS-II (與處理器無(wú)關(guān)的代碼) OS_CORE.C、OS_MBOX.C OS_MEM.C、OS_SEM.C、 OS_TIME.C、OS_FLAGS.C、 uC/OS-II.C、uC/OS-II.H OS_Q.C、OS_TASK.C uC/OS-II設(shè)置 （與應(yīng)用相關(guān)的代碼） OS_CFG.H INCLUDES.H uC/OS-II移植(與處理器相關(guān)的代碼) OS_CPU.HOS_CPU_A.ASMOS_CPU_C.C CPU時(shí)鐘 軟件 硬件 移植移植, 就是使一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核能在某個(gè)微

7、處理器或微控制器上運(yùn)行。就是使一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核能在某個(gè)微處理器或微控制器上運(yùn)行。 C/OS-II移植移植 要使要使 C/OS- II 能夠正常運(yùn)行能夠正常運(yùn)行,處理器必須滿足以下幾處理器必須滿足以下幾 個(gè)條件個(gè)條件 n(1)處理器的 C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼； n(2)在程序中可以打開或者關(guān)閉中斷； n(3) 處理器支持中斷, 并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷 (通常在 l0l000Hz之間)； n(4)處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧； n(5)處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器存儲(chǔ)和讀出 到堆棧(或者內(nèi)存)的指令。 對(duì)對(duì) C/OS- II 的移植實(shí)際上就是對(duì)與處理器有關(guān)的代碼進(jìn)行重的移植實(shí)際上就是對(duì)

8、與處理器有關(guān)的代碼進(jìn)行重 寫或修改。寫或修改。 一般移植代碼結(jié)構(gòu)由四部分組成，分別是用戶代碼部分用戶代碼部分、 核核 心代碼部分心代碼部分、 設(shè)置代碼部分設(shè)置代碼部分、與處理器相關(guān)的移植代碼與處理器相關(guān)的移植代碼部分。 用戶代碼即應(yīng)用軟件,用來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶的具體要求；核心代碼部 分，包含OS_CORE.C、COS_FLAG.C、OS_MBOX.C、 OS_MEME.C、OS_Q.C、OS_SEM.C、OS_TASK.C、 OS_TIME.C、 C/OS- II.C、 C/OS- II.H 十個(gè)文件；設(shè)置代碼 部分,即 C/OS-II 配置代碼,包含 OS_CFG.H、INCLUDES.H 兩 個(gè)文

9、件，用來(lái)配置事件控制塊的數(shù)目以及是否包含消息管理相 關(guān)代碼等；與處理器相關(guān)代碼即 C/OS- II 要移植的處理 器配 置代碼，包含OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C三 個(gè)文件，在在 C/OS- II 的移植過程中的移植過程中，用戶所需要關(guān)注的就是用戶所需要關(guān)注的就是 這部分文件這部分文件。 C/OS-II移植移植 C/OS-II任務(wù)管理任務(wù)管理 nC/OS-可以管理多達(dá)64個(gè)任務(wù)； n每個(gè)任務(wù)被賦以不同的優(yōu)先級(jí)，取值從0到OS_LOWEST_PRIO-2， 數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高； n系統(tǒng)保留了優(yōu)先級(jí)為0、1、2、3、OS_LOWEST_PRIO-3、 OS_LO

10、WEST_PRI0-2，OS_LOWEST_PRI0-1以及 OS_LOWEST_PRI0這8個(gè)任務(wù)以被將來(lái)使用，用戶可以有56個(gè)應(yīng)用 任務(wù)； n任務(wù)的優(yōu)先級(jí)同樣也是它的標(biāo)識(shí)號(hào)ID。 任務(wù)管理的系統(tǒng)服務(wù)任務(wù)管理的系統(tǒng)服務(wù) n創(chuàng)建任務(wù) n刪除任務(wù) n修改任務(wù)的優(yōu)先級(jí) n掛起和恢復(fù)任務(wù) n獲取一個(gè)任務(wù)的有關(guān)信息 任務(wù)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換任務(wù)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換 v在用戶任務(wù)函數(shù)中，必須包含至少一次對(duì)操作在用戶任務(wù)函數(shù)中，必須包含至少一次對(duì)操作 系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)的調(diào)用，否則比起優(yōu)先級(jí)低的任務(wù)系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)的調(diào)用，否則比起優(yōu)先級(jí)低的任務(wù) 將無(wú)法得到運(yùn)行機(jī)會(huì)，這是用戶函數(shù)和普通函數(shù)將無(wú)法得到運(yùn)行機(jī)會(huì)，這是用戶函數(shù)和普通函數(shù)

11、的明顯區(qū)別。的明顯區(qū)別。 v任務(wù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)按任務(wù)的執(zhí)行方式可以分為任務(wù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)按任務(wù)的執(zhí)行方式可以分為3 類：類：?jiǎn)未螆?zhí)行單次執(zhí)行、周期性執(zhí)行周期性執(zhí)行和和事件觸發(fā)執(zhí)行事件觸發(fā)執(zhí)行。 任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì) 單次執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)單次執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu) nvoid myTask(void) 進(jìn)行準(zhǔn)備工作的代碼； 任務(wù)實(shí)體代碼； 調(diào)用任務(wù)刪除函數(shù)；/調(diào)用OSTaskDel(OS_PRIO_SELF) 通過創(chuàng)建任務(wù)函數(shù)來(lái)啟動(dòng)，當(dāng)該任務(wù)被另一個(gè)任務(wù)或者主 函數(shù)創(chuàng)建時(shí)，就進(jìn)入就緒狀態(tài)，等到比他優(yōu)先級(jí)高的任務(wù) 都掛起時(shí)獲得運(yùn)行權(quán)，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，任務(wù)完成后自我刪 除。 周期性執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)周期性執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu) nvoid myTask(void) 進(jìn)行準(zhǔn)備工作的代碼； while(1) 任務(wù)實(shí)體代碼； 調(diào)用系統(tǒng)延時(shí)函數(shù)；/把CPU的控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，使 /自己掛起。當(dāng)延時(shí)時(shí)間到時(shí)，重 /新進(jìn)入就緒狀態(tài)。 事件觸發(fā)執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)事件觸發(fā)執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu) nvoid myTask(void) 進(jìn)行準(zhǔn)備工作的代碼； while(1) 調(diào)用獲取事件的函數(shù)；/如等待信號(hào)量、等待郵箱中的消息等 任務(wù)實(shí)體代碼； 任務(wù)劃分原則任務(wù)劃分原則 n以CPU