嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)課件

1實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

μC/OS-Ⅱ分析和應(yīng)用

12第一章：μC/OS-II概述μμC/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時(shí)間管理2Co存儲(chǔ)管理任務(wù)之間的通信與同步SII3操作系統(tǒng)綜述一、操作系統(tǒng)綜述1、通用操作系統(tǒng)2、嵌入式操作系統(tǒng)二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)三、μC/OS－II34一、操作系統(tǒng)綜述:通用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)軟件系統(tǒng)，它是這樣一些程序模塊的集合：它們能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)中的硬件以及軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠靈活、方便和有效地使用計(jì)算機(jī)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。45非嵌入式操作系統(tǒng)－桌面操作系統(tǒng)：

MSDOS：基于Intelx86系列的PC機(jī)上的最早的操作系統(tǒng)，微軟公司產(chǎn)品，只能管理運(yùn)行一個(gè)程序，只提供字符顯示界面。

WindowsXX：是現(xiàn)在基于Intelx86系列的PC機(jī)上的主要操作系統(tǒng)。提供GUI支持?？梢赃\(yùn)行多個(gè)程序，為面向桌面、面向個(gè)人用戶的多任務(wù)操作系統(tǒng)。5一、操作系統(tǒng)綜述:通用操作系統(tǒng)6操作系統(tǒng)綜述－多任務(wù)操作系統(tǒng)WindowsX67非嵌入式操作系統(tǒng)－服務(wù)器操作系統(tǒng)：

UNIX：一個(gè)真正穩(wěn)健、實(shí)用、強(qiáng)大的服務(wù)器操作系統(tǒng)，是一個(gè)多用戶操作系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于科研、通訊、金融等關(guān)鍵領(lǐng)域。LINUX：是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)。

Windows2000Server：利用Windows的友好的用戶界面的優(yōu)勢打進(jìn)服務(wù)器操作系統(tǒng)市場。但其在整體性能、效率、穩(wěn)定性上都與UNIX有一定差距，所以現(xiàn)在主要應(yīng)用于中小企業(yè)市場。7一、操作系統(tǒng)綜述:通用操作系統(tǒng)8操作系統(tǒng)綜述－多用戶操作系統(tǒng)UNIX8UNIX主機(jī)終端1終端2終端n網(wǎng)絡(luò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器終端。。。主機(jī)m主機(jī)nRS2322RS2322RS2322RS2322RS2322RS232299一、操作系統(tǒng)綜述：嵌入式操作系統(tǒng)在我們的現(xiàn)實(shí)生活和工作中，除了廣泛使用計(jì)算機(jī)外，還有比計(jì)算機(jī)更多的IT產(chǎn)品應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。1010

這些產(chǎn)品大都是“類計(jì)算機(jī)”產(chǎn)品，但是，在這些產(chǎn)品上，受資源限制和“個(gè)性”要求，不可能也沒有必要運(yùn)行完整的Windows、Linux等操作系統(tǒng)來管理系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，派生出了所謂的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）和嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)：

嵌入式系統(tǒng)的一般定義：“以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。一、操作系統(tǒng)綜述：嵌入式操作系統(tǒng)1111嵌入式（實(shí)時(shí)）操作系統(tǒng)：用于嵌入式設(shè)備的操作系統(tǒng)，具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，又具有系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等特點(diǎn)，操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等與硬件融為一體，不可分離；嵌入式（實(shí)時(shí)）操作系統(tǒng)通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形用戶界面(GUI)等;嵌入式（實(shí)時(shí)）操作系統(tǒng)的重要指標(biāo)：實(shí)時(shí)性（中斷響應(yīng)時(shí)間、任務(wù)切換時(shí)間等）、尺寸（可裁剪性）、可擴(kuò)展性（內(nèi)核、中間件）；一、操作系統(tǒng)綜述：嵌入式操作系統(tǒng)12常見的嵌入式操作系統(tǒng)

12嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，大體上可分為兩種，商用型和免費(fèi)型。商用型的嵌入式操作系統(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、PalmOS等。免費(fèi)型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如:

Linux,μC/OS-II等是一種源碼開放的RTOS；

還有一個(gè)大家耳熟能詳?shù)南到y(tǒng)....13常見的嵌入式操作系統(tǒng)13嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn):專用性為特定應(yīng)用定制的產(chǎn)品。裁減性軟、硬件小而精，夠用即可。實(shí)時(shí)性程序和數(shù)據(jù)都在存儲(chǔ)器中，既滿足邏

輯正確性，也要滿足時(shí)間正確性?？煽啃詿o人值守、自動(dòng)化設(shè)備的使用要求。低功耗便攜式應(yīng)用的要求。高性價(jià)家用的應(yīng)用要求。14其它組件

TCP/IP

設(shè)備I/ORTOS在嵌入式系統(tǒng)中的位置RTOS

KERNEL

調(diào)試工具

FS C/C++設(shè)備驅(qū)動(dòng)BSP嵌入式硬件平臺(tái)

應(yīng)用系統(tǒng)RTOS在嵌入式系統(tǒng)中的位置1415二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)在早期的一些嵌入式系統(tǒng)中沒有操作系統(tǒng)的概念，程序員直接針對(duì)裸機(jī)及裸設(shè)備編寫嵌入式產(chǎn)品的程序。在這種情況下，通常把嵌入式程序分成兩部分:前臺(tái)程序和后臺(tái)程序。151616前后臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行流程二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)17

17二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)18intmain(void){for(;;){while(Computer()) //計(jì)算機(jī)通訊數(shù)據(jù)ProcessHost();if(BarCode()) //條碼槍處理 ProcessReader();if(BalanceWeight()) //電子秤處理 ProcessWeight();if(KeyInput()) //鍵盤處理 ProcessKey();}}18二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)1919這樣的系統(tǒng)我們稱之為前后臺(tái)系統(tǒng):

應(yīng)用程序是一個(gè)無限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺(tái)(background)。也可以叫做任務(wù)級(jí)。

時(shí)間相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵操作(Criticaloperation)采用中斷服務(wù)來完成，這部分可以看成前臺(tái)（foreground）。前臺(tái)也叫中斷級(jí)。

因?yàn)橹袛喾?wù)提供的信息一直要等到后臺(tái)程序走到該處理這個(gè)信息這一步時(shí)才能得到處理，這種系統(tǒng)在處理信息的及時(shí)性上，比實(shí)際可以做到的要差。這個(gè)指標(biāo)稱作任務(wù)級(jí)響應(yīng)時(shí)間。最壞情況下的任務(wù)級(jí)響應(yīng)時(shí)間取決于整個(gè)循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間。因?yàn)檠h(huán)的執(zhí)行時(shí)間不是常數(shù)，程序經(jīng)過某一特定部分的準(zhǔn)確時(shí)間也是不能確定的。進(jìn)而，如果程序修改了，循環(huán)的時(shí)序也會(huì)受到影響。二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)20前后臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性比預(yù)計(jì)的要差:

1.前后臺(tái)系統(tǒng)中的所有任務(wù)依次序順序處理,無優(yōu)先級(jí)別，對(duì)那些實(shí)時(shí)性要求高的任務(wù)不可能立刻得到處理。

2.后臺(tái)程序是一個(gè)無限循環(huán)的結(jié)構(gòu)，一旦在這個(gè)循環(huán)體中正在處理的任務(wù)崩潰，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)任務(wù)序列中的其他任務(wù)得不到處理，從而造成整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。

3.這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，每個(gè)任務(wù)幾乎不需要額外的RAM/ROM開銷，可以節(jié)約寶貴的存儲(chǔ)資源，因而在簡單的嵌入式應(yīng)用被廣泛使用.20二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)21#include<stdio.h>intmain(void){FILE*in;if((in=fopen("TEST.DAT","rt"))==NULL) return1;while(!feof(in))

putch(fgetc(in));

fclose(in);return0;}使用編程平臺(tái)編寫應(yīng)用程序讀寫文件數(shù)據(jù)在屏幕上顯示內(nèi)容與其它程序通信….磁盤顯示器其它程序21由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成由硬件驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)22微處理器(MCU)

ROMSDRAMA/DI/OD/A實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)圖形用戶接口（GUI)BSP板極支持包/HAL硬件抽象層/ 通用接口任務(wù)管理文件系統(tǒng)（FAT)應(yīng)用程序硬件層軟件層中間層功能層嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22二、為什么需要嵌入式操作系統(tǒng)23三、μC/OS簡介1、μC/OS——MicroControllerOS，微控制器操作系統(tǒng)2、μC/OS簡介lllll美國人JeanLabrosse1992年完成應(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1998年μC/OS-II，目前μC/OS-III版本也已經(jīng)發(fā)布2000年，得到美國航空管理局（FAA）的認(rèn)證，可以用于飛行器中網(wǎng)站www.ucos-II.com（)2324uuuu公開源代碼可移植性（Portable）絕大部分μ

C/OS-II的源碼是用移植性很強(qiáng)的ANSIC寫的。和微處理器硬件相關(guān)的那部分是用匯編語言寫的。匯編語言寫的部分已經(jīng)壓到最低限度，使得μ

C/OS-II便于移植到其他微處理器上。μ

C/OS-II可以在絕大多數(shù)8位、16位、32位以至64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）上運(yùn)行?？晒袒≧OMable）μ

C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用而設(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），μ

C/OS-II可以嵌入到讀者的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分?？刹眉簦⊿calable）μC/OS的性能特點(diǎn)（一）

可以只使用μ

C/OS-II中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)服務(wù)。也就是說某產(chǎn) 品可以只使用很少幾個(gè)μ

C/OS-II調(diào)用，而另一個(gè)產(chǎn)品則使用了幾乎所 有μ

C/OS-II的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的μ

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。可擴(kuò)展（Extendable）

可以增補(bǔ)uC/OS中未包含的其他功能2425uuuuuuu

占先式（Preemptive） 多任務(wù)

μC/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)給系統(tǒng)。

可確定性全部μ

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。

任務(wù)棧每個(gè)任務(wù)有自己單獨(dú)的棧，μ

C/OS-II允許每個(gè)任務(wù)有不同的棧空間，以便壓低應(yīng) 用程序?qū)AM的需求。

系統(tǒng)服務(wù)

μC/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。

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，中斷嵌套層數(shù)可達(dá)255層。

穩(wěn)定性與可靠性μC/OS的性能特點(diǎn)（二）2526μC/OS-II提供的系統(tǒng)服務(wù)ll信號(hào)量（OSSemPend()，使用共享資源，OSSemPost()）帶互斥機(jī)制的信號(hào)量n使用互斥信號(hào)量減少優(yōu)先級(jí)倒置的問題llllll事件標(biāo)志消息信箱消息隊(duì)列內(nèi)存管理時(shí)鐘管理任務(wù)管理2627μC/GUI與μC/FSlμC/GUIlllll嵌入式的用戶界面用ANSIC書寫支持任何8,16,32-bitsCPU彩色，灰、度，等級(jí)或黑白顯示代碼尺寸小lμC/FSllll嵌入式的文件系統(tǒng)WritteninANSIC用ANSIC書寫支持任何8,16,32-bitsCPU支持SMC,MMC,SD,CF,IDE,Flash,RAM其他介質(zhì)2728可移植的數(shù)據(jù)類型typedefunsignedcharBOOLEAN;typedefunsignedcharINT8U;typedefsignedcharINT8S;typedefunsignedintINT16U;typedefsignedintINT16S;typedefunsignedlongINT32U;typedefsignedlongINT32S;typedeffloatFP32;typedefdoubleFP64;

2829μC/OS-II的組成文件結(jié)構(gòu)

293030μμC/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時(shí)間管理Co存儲(chǔ)管理任務(wù)之間的通信與同步SII第二章：μC/OS-II任務(wù)管理31RTOS在嵌入式系統(tǒng)中的位置μC/OS-II:任務(wù)管理 之前我們介紹過簡單的收款機(jī)程序，其實(shí)也可以稱之為一個(gè)任務(wù)，只是在這樣簡單的前后臺(tái)編程方式下，MCU（MicroControlUnit）僅僅運(yùn)行一個(gè)單一任務(wù)而已。但是，此任務(wù)是可以被中斷服務(wù)程序所打斷，當(dāng)中斷服務(wù)程序運(yùn)行完畢后，MCU又會(huì)絲毫不差地返回到被中斷位置繼續(xù)執(zhí)行處理收款機(jī)業(yè)務(wù)功能的“任務(wù)”程序。之所以能夠做到這一點(diǎn)，是因?yàn)檫M(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，及時(shí)將斷點(diǎn)位置的有關(guān)信息壓入堆棧進(jìn)行保存，這些信息包括：PC、程序狀態(tài)字PSW等。這些工作由MCU的中斷響應(yīng)機(jī)制或者中斷指令完成。3132RTOS在嵌入式系統(tǒng)中的位置μC/OS-II:任務(wù)管理以下示例為一個(gè)時(shí)鐘中斷服務(wù)匯編語言程序，當(dāng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中斷，并運(yùn)行此中斷服務(wù)程序：TIME_A4_ISR: pushmr0,r1,r2,r3,a0,a1 ;savegeneralregisters mov.b PRN_FISRSB,r0l ; mov.b r0l,a0 ; shl.w #1,a0 ......... popm r0,r1,r2,r3,a0,a1 ;restoreregisters reit ;returnfrominterrupt32進(jìn)入TIME_A4_ISR前，中斷處理機(jī)制會(huì)將PC和PSW自動(dòng)存入堆棧中斷服務(wù)程序再把自己要用到的寄存器壓入堆棧，以免破壞被中斷程序所使用到的寄存器中的內(nèi)容中斷服務(wù)程序運(yùn)行完畢，從堆棧中恢復(fù)被保護(hù)的寄存器內(nèi)容執(zhí)行中斷返回指令，完成兩個(gè)操作：1。從堆棧中把PSW彈出并存入PSW寄存器；2。從堆棧中將斷點(diǎn)地址彈出并存入到PC中，使MCU到回到斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行33一個(gè)從鍵盤輸入字符串的小程序(任務(wù)).voidGetAString(intiLen,char*iBuf){inti;for(i=0;i<iLen;){if(kbhit())iBuf[i++]=getch();}}//------------------------------------------------------------//intmain(intargc,char*argv[]){charstr[100];while(1){

GetAString(90,str);}}33

Main在調(diào)用GetAString時(shí)要做的幾件事情:1.

將執(zhí)行完GetAString后的返回地址壓入堆棧;2.

將GetAString的兩個(gè)參數(shù)iLen和iBuf壓入堆棧;3.

GetAString在堆棧中為自己的內(nèi)部變量i分配空間.34程序代碼程序堆棧內(nèi)存處理器PCSP寄存器組程序運(yùn)行時(shí)與處理器之間的關(guān)系處理器通過兩個(gè)指針寄存器（PC和SP）來與任務(wù)代碼和任務(wù)堆棧建立聯(lián)系并運(yùn)行它處理器通過兩個(gè)指針寄存器（PC和SP）來與任務(wù)代碼和任務(wù)堆棧建立聯(lián)系并運(yùn)行它運(yùn)行環(huán)境包括了兩部分：處理器中的運(yùn)行環(huán)境和內(nèi)存中的運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行環(huán)境包括了兩部分：處理器中的運(yùn)行環(huán)境和內(nèi)存中的運(yùn)行環(huán)境35一個(gè)從鍵盤輸入字符串的小程序(任務(wù))voidGetAString(intiLen,char*iBuf){inti;for(i=0;i<iLen;){if(kbhit())iBuf[i++]=getch();}}//------------------------------------------------------------//intmain(intargc,char*argv[]){charstr[100];while(1){

GetAString(90,str);}}實(shí)際應(yīng)用要求:運(yùn)行此程序的設(shè)備突然斷電了,重新開機(jī)后,需要從斷電時(shí)的程序斷點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)行,怎么辦?3536一個(gè)從鍵盤輸入字符串的小程序(任務(wù))掉電時(shí)進(jìn)行如下處理:掉電時(shí),產(chǎn)生系統(tǒng)中斷,進(jìn)入掉電中斷服務(wù)程序;將程序斷點(diǎn)(PC)存入非易失存儲(chǔ)器將所有寄存器的值存入非易失存儲(chǔ)器將堆棧中的數(shù)據(jù)存入非易失存儲(chǔ)器開機(jī)時(shí)進(jìn)行如下處理:判斷是否有被保護(hù)的現(xiàn)場數(shù)據(jù);恢復(fù)堆棧數(shù)據(jù)恢復(fù)寄存器數(shù)據(jù)恢復(fù)PC中的數(shù)據(jù)3637任務(wù)代碼任務(wù)堆棧內(nèi)存處理器PCSP任務(wù)代碼任務(wù)堆棧內(nèi)存任務(wù)代碼任務(wù)堆棧內(nèi)存？當(dāng)有多個(gè)任務(wù)時(shí)，處理器中的運(yùn)行環(huán)境應(yīng)該怎么辦？寄存器組程序運(yùn)行環(huán)境多任務(wù)運(yùn)行時(shí)與處理器之間的關(guān)系38程序

虛擬處理器PCSP

虛擬處理器PCSP

虛擬處理器PCSP

虛擬處理器PCSP調(diào)度器程序處理器PCSP在內(nèi)存中為每個(gè)任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)虛擬的處理器（處理器部分的運(yùn)行環(huán)境由操作系統(tǒng)的調(diào)度器按某種規(guī)則來進(jìn)行這兩個(gè)復(fù)制工作復(fù)制當(dāng)需要運(yùn)行某個(gè)任務(wù)時(shí)就把該任務(wù)的虛擬處理器復(fù)制到實(shí)際處理器中復(fù)制當(dāng)需要中止當(dāng)前任務(wù)時(shí)，則把任務(wù)對(duì)應(yīng)的虛擬處理器復(fù)制到內(nèi)存復(fù)制再把另一個(gè)需要運(yùn)行的任務(wù)的虛擬處理器復(fù)制到實(shí)際處理器中寄存器組寄存器組也就是說，任務(wù)的切換實(shí)際上是任務(wù)運(yùn)行環(huán)境的切換多任務(wù)運(yùn)行時(shí)與處理器之間的關(guān)系39虛擬處理器應(yīng)該存儲(chǔ)的主要信息：1。程序的斷點(diǎn)地址（PC）2。任務(wù)堆棧指針（SP）3。程序狀態(tài)字寄存器（PSW）4。通用寄存器內(nèi)容5。函數(shù)調(diào)用信息（已存在于堆棧）另外再用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存任務(wù)堆棧指針（SP），這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫做任務(wù)控制塊，它除了保存任務(wù)堆棧指針之外還要負(fù)責(zé)保存任務(wù)其他信息。這些內(nèi)容通常保存在任務(wù)堆棧中，這些內(nèi)容也常叫做任務(wù)的上下文。任務(wù)控制塊是由操作系統(tǒng)另行構(gòu)造的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)。任務(wù)代碼任務(wù)堆棧內(nèi)存任務(wù)控制塊多任務(wù)運(yùn)行時(shí)虛擬處理器40程序切換的關(guān)鍵是把程序的私有堆棧指針賦予處理器的堆棧指針SP,實(shí)質(zhì)上系統(tǒng)是通過SP的切換來實(shí)現(xiàn)任務(wù)的切換的。要建立一個(gè)概念：具有控制塊的程序才是一個(gè)可以被系統(tǒng)所運(yùn)行的任務(wù)。程序代碼、私有堆棧、任務(wù)控制塊是任務(wù)的三大要素。任務(wù)控制塊提供了運(yùn)行環(huán)境的存儲(chǔ)位置。多任務(wù)運(yùn)行時(shí)虛擬處理器41

在多任務(wù)環(huán)境下，把一個(gè)大型軟件分解成多個(gè)小任務(wù)，然后在計(jì)算機(jī)中通過運(yùn)行這些小任務(wù)，最終達(dá)到完成軟件所要實(shí)現(xiàn)的功能的目的。

在μC/OS-II中，與上述那些小任務(wù)對(duì)應(yīng)的程序?qū)嶓w就叫做“任務(wù)”（實(shí)質(zhì)上是一個(gè)線程），μC/OS-II就是一個(gè)能對(duì)這些小任務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行管理和調(diào)度的多任務(wù)操作系統(tǒng)。

任務(wù)的概念421.

一個(gè)任務(wù)，也稱作一個(gè)線程，是完成某一特定功能的程序，該程序認(rèn)為CPU完全屬于自己;2.

應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程，就是如何把復(fù)雜的功能分割成多個(gè)任務(wù)來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)任務(wù)被賦予一定的優(yōu)先級(jí)，有它自己的一套CPU寄存器和自己的棧空間;3.

典型地、每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)無限的循環(huán)。每個(gè)任務(wù)都處在5種狀態(tài)之一的狀態(tài)下:休眠態(tài)，就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、掛起態(tài)(等待某一事件發(fā)生)和被中斷態(tài);42任務(wù)的概念4343任務(wù)的概念44從應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的角度來看，μ/OS-II的任務(wù)就是一個(gè)用戶編寫的C函數(shù)和與之相關(guān)聯(lián)的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的一個(gè)實(shí)體。

任務(wù)代碼任務(wù)堆棧內(nèi)存在內(nèi)存中應(yīng)該存有任務(wù)的代碼和與該任務(wù)配套的堆棧任務(wù)的概念任務(wù)控制塊在內(nèi)存中還必須保存任務(wù)控制塊45μC/OS-II所管理的任務(wù)一般結(jié)構(gòu):voidMyTask(void*pdata) { for(;;) { {可以被中斷的任務(wù)代碼；}

OS_ENTER_CRITICAL();//進(jìn)入臨界段（關(guān)中斷）

{不可以被中斷的任務(wù)代碼；}

OS_EXIT_CRITICAL(); //退出臨界段(開中斷) {可以被中斷的任務(wù)代碼；}

OSTimeDly(10); //引起任務(wù)調(diào)度 }}pdata參數(shù)為任務(wù)所需要的參數(shù),在創(chuàng)建任務(wù)時(shí)指定為了有效的對(duì)中斷進(jìn)行控制，在任務(wù)的代碼里可使用UC/OS-II定義的宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()來控制何時(shí)響應(yīng)中斷，何時(shí)屏蔽中斷。在運(yùn)行這兩個(gè)宏之間的代碼時(shí)是不會(huì)響應(yīng)中斷的，這種受保護(hù)的代碼段叫臨界段。μC/OS-II的任務(wù)45根據(jù)嵌入式系統(tǒng)任務(wù)的工作特點(diǎn)，任務(wù)的執(zhí)行代碼通常是一個(gè)無限循環(huán)結(jié)構(gòu)，并且在這個(gè)循環(huán)中可以響應(yīng)中斷，這種結(jié)構(gòu)也叫超循環(huán)結(jié)構(gòu)。并非每個(gè)任務(wù)都要pdata，當(dāng)多個(gè)任務(wù)完成相同的功能，僅僅是其使用的數(shù)據(jù)不同時(shí)，可以通過提供不同的pdata參數(shù)來用同一個(gè)函數(shù)創(chuàng)建多個(gè)任務(wù)，如：可以將四個(gè)串口安排成每個(gè)串口都是一個(gè)單獨(dú)的任務(wù),而每個(gè)任務(wù)的代碼實(shí)際上是相同的。不同的僅僅是串口的參數(shù)（波特率、I/O口地址、中斷向量號(hào)、數(shù)據(jù)收發(fā)區(qū)等）。46μC/OS-II的任務(wù)voidTask1(void*pdata) //定義用戶任務(wù)1{ for(;;){ …… }}voidTask2(void*pdata) //定義用戶任務(wù)2{ for(;;){ …… }}voidmain(){ ……OSInit(); //初始化uC/OS-IIOSTaskCreate(Task1,……); //創(chuàng)建用戶任務(wù)1 OSTaskCreate(Task2,……); //創(chuàng)建用戶任務(wù)2OSStart(); //啟動(dòng)任務(wù)} Task1是一個(gè)任務(wù)。因此它不是被主函數(shù)或其它函數(shù)調(diào)用的，主函數(shù)main()只負(fù)責(zé)創(chuàng)建和啟動(dòng)它們，而由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)來調(diào)度運(yùn)行它們。OSInit()在main()函數(shù)中首先被調(diào)用，是uC/OS運(yùn)行的第一個(gè)函數(shù)。它完成uC/OS的初始化，建立任務(wù)空閑鍵表OSTCBFreeList,建立事件空閑鍵表OSEventFreeList.創(chuàng)建空閑任務(wù)OS_TaskIdle等。

使用函數(shù)OSStart()啟動(dòng)任務(wù)之后，任務(wù)就交由操作系統(tǒng)管理和調(diào)度了。46創(chuàng)建任務(wù)。建立此任務(wù)的TCB，為任務(wù)分配堆棧，，設(shè)定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，將任務(wù)置為就緒狀態(tài)47μC/OS-II的任務(wù)OSInit函數(shù)原型:voidOSInit(void){OS_InitMisc();//完成一般變量初始化OS_InitRdyList();//就緒列表初始化OS_InitTCBList();//空閑任務(wù)鍵表OSTCBFreeList建立OS_InitEventList();//事件空閑鍵表OSEventFreeList建立。OS_FlagInit();//其它相關(guān)功能參數(shù)初始化。OS_MemInit();//內(nèi)存管理初始化函數(shù)OS_QInit();//消息隊(duì)列初始化函數(shù)OS_InitTaskIdle();//創(chuàng)建空閑任務(wù)OS_TaskIdle.OS_InitTaskStat();OSInitHookEnd();}

4748voidMyTask(void*pdata){ /*對(duì)參數(shù)pdata進(jìn)行操作，例如pdata=pdata*/for(;;){/*任務(wù)函數(shù)體.為無限循環(huán)結(jié)構(gòu)*/ . .

/*任務(wù)中必須調(diào)用如下的函數(shù)之一:*/ /*OSMboxPend()*/ /*OSQPend()*/ /*OSSemPend()*/ /*OSTimeDly()*/ /*OSTimeDlyHMSM()*/ /*OSTaskSuspend()(掛起任務(wù)自身)*/ /*OSTaskDel()(刪除任務(wù)自身)*/ .}}

μC/OS-II的任務(wù)48任務(wù)中必須調(diào)用如下的函數(shù)之一，其目的是能夠引起任務(wù)調(diào)度49lμC/OS-Ⅱ可以管理多達(dá)64個(gè)任務(wù)；lll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；系統(tǒng)保留了優(yōu)先級(jí)為0、1、2、3、OS_LOWEST_PRIO-3、OS_LOWEST_PRI0-2，OS_LOWEST_PRI0-1以及OS_LOWEST_PRI0這8個(gè)任務(wù)以被將來使用，用戶可以有56個(gè)應(yīng)用任務(wù)；任務(wù)的優(yōu)先級(jí)同樣也是它的標(biāo)識(shí)號(hào)ID。μC/OS-II的任務(wù)4950uC/OS-II的任務(wù)有兩種,用戶任務(wù)和系統(tǒng)任務(wù):由應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者編寫的任務(wù)叫做用戶任務(wù)，由系統(tǒng)提供的任務(wù)叫做系統(tǒng)任務(wù)。用戶任務(wù)是為解決應(yīng)用問題而編寫的，系統(tǒng)任務(wù)是為應(yīng)用程序來提供某種服務(wù)的。μC/OS-II的任務(wù)5051系統(tǒng)任務(wù)之:空閑任務(wù)(IdleTask)

μC/OS-Ⅱ總要建立一個(gè)空閑任務(wù)，這個(gè)任務(wù)在沒有其它任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)投入運(yùn)行。這個(gè)空閑任務(wù)OSTaskIdle()永遠(yuǎn)設(shè)為最低優(yōu)先級(jí)，即OS_LOWEST_PRI0?？臻e任務(wù)OSTaskIdle()什么也不做，只是在不停地給一個(gè)32位的名叫OSIdleCtr的計(jì)數(shù)器加1，統(tǒng)計(jì)任務(wù)使用這個(gè)計(jì)數(shù)器以確定現(xiàn)行應(yīng)用軟件實(shí)際消耗的CPU時(shí)間?？臻e任務(wù)不能被應(yīng)用軟件刪除。5152系統(tǒng)任務(wù)之:

統(tǒng)計(jì)任務(wù)OSTaskStat()任務(wù)OSTaskStat()是負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)運(yùn)行時(shí)間的任務(wù)，如果用戶將系統(tǒng)定義常數(shù)OS_TASK_STAT_EN（見文件OS_CFG.H）設(shè)為1，這個(gè)任務(wù)就會(huì)建立。一旦得到允許，統(tǒng)計(jì)任務(wù)每秒運(yùn)行一次（OS_CORE.C）以計(jì)算當(dāng)前的CPU利用率。也即計(jì)算應(yīng)用程序使用了多少CPU時(shí)間，用百分比表示，這個(gè)值放在一個(gè)有符號(hào)8位整數(shù)OSCPUsage中，精確度是1個(gè)百分點(diǎn)。5253任務(wù)的實(shí)現(xiàn)μC/OS-II任務(wù)創(chuàng)建功能函數(shù)之一:53INT8UOSTaskCreate( void(*task)(void*pd),//是指向任務(wù)代碼的指針 void*pdata,

//指向任務(wù)傳遞參數(shù)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) OS_STK*ptos,

//指向任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔?INT8Uprio

//為任務(wù)的優(yōu)先級(jí));54任務(wù)的實(shí)現(xiàn)lOSTaskCreateExt()μC/OS-II中的任務(wù)是進(jìn)程還是線程？μC/OS-II任務(wù)創(chuàng)建功能函數(shù)之二:INT8UOSTaskCreateExt( void(*task)(void*pd),//是指向任務(wù)代碼的指針 void*pdata,//指針指向向任務(wù)傳遞參數(shù)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) OS_STK*ptos,//指向任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔?INT8Uprio,//為任務(wù)的優(yōu)先級(jí) INT16Uid,//是任務(wù)的標(biāo)識(shí)(保留) OS_STK*pbos,//指向堆棧底端的指針 INT32Ustk_size,//指定任務(wù)堆棧的大小 void*pext,//個(gè)用戶定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針，可作為TCB的擴(kuò)展 INT16Uopt//存放與任務(wù)相關(guān)的操作信息);54當(dāng)前的μC/OS版本的Opt支持下列操作：OS_TASK_OPT_STK_CHK：決定是否進(jìn)行任務(wù)堆棧檢查。OS_TASK_OPT_STK_CLR：決定是否清空堆棧。OS_TASK_OPT_SAVE_FP：決定是否保存浮點(diǎn)寄存器的數(shù)值。此項(xiàng)操作僅當(dāng)處理器有浮點(diǎn)硬件時(shí)有效。保存操作由硬件相關(guān)的代碼完成。55任務(wù)也可以自我刪除（并非真的刪除，只是內(nèi)核不再知道該任務(wù)）voidMyTask(void*pdata){....../*任務(wù)代碼*/OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);}

55任務(wù)的實(shí)現(xiàn)56

μC/OS-II多任務(wù)的啟動(dòng)是用戶通過調(diào)用OSStart()實(shí)現(xiàn)的。然而，啟動(dòng)μC/OS-Ⅱ之前，用戶至少要建立一個(gè)應(yīng)用任務(wù)。OSStart函數(shù)直接調(diào)用OSStartHighRdy去執(zhí)行最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，OSStart不返回.OSInit();/*初始化uC/OS-II*/

...通過調(diào)用OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()創(chuàng)建至少一個(gè)任務(wù);

...OSStart();/*開始多任務(wù)調(diào)度!永不返回*/}56

voidmain(void) {任務(wù)的實(shí)現(xiàn)任務(wù)創(chuàng)建示例#defineTASK_STK_SIZE512//定義堆棧大小#defineTaskStart_ID5//定義任務(wù)的ID,優(yōu)先級(jí)voidTaskStart(void*data)

//定義任務(wù){(diào)

WORDkey;data=data;/*避免編譯警告*/

PC_DispStr(16,0,"uC/OS-II,TheReal-TimeKernel",DISP_BGND_RED);

PC_DispStr(17,1,"JeanJ.Labrosse",DISP_FGND_WHITE);

PC_DispStr(18,3,"EXAMPLE#1",DISP_FGND_WHITE);

//>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

for(;;){

if(PC_GetKey(&key)==TRUE){

/*是否有按鍵*/

if(key==0x1B)/*有按鍵,且為ESC*/

PC_DOSReturn();/*退出系統(tǒng)*/

}

OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);/*延遲等待1秒*/

}//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<}OS_STKTaskStartStk[TASK_STK_SIZE];

//定義堆棧任務(wù)創(chuàng)建示例voidmain(void){

PC_DispClrScr(DISP_FGND_WHITE+DISP_BGND_BLACK);/*清除屏幕*/

OSInit();/*初始化uC/OS-II*/

PC_DOSSaveReturn();/*保護(hù)用于返回DOS的系統(tǒng)環(huán)境*/

PC_VectSet(uCOS,OSCtxSw);/*初始化uC/OS-II的中斷向量*/

OSTaskCreate(TaskStart,//要?jiǎng)?chuàng)建的任務(wù)名稱(void*)0,//傳遞給任務(wù)的參數(shù)&TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1],//任務(wù)要用到的堆棧

TaskStart_ID//任務(wù)優(yōu)先級(jí)

);/*創(chuàng)建任務(wù)*/

OSStart();/*啟動(dòng)任務(wù)*/}59μC/OS-II系統(tǒng)的初始化與啟動(dòng)lll在調(diào)用μC/OS-II的任何其它服務(wù)之前，用戶必須首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSInit()來初始化μC/OS的所有變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；OSInit()建立空閑任務(wù)OSTaskIdle()，該任務(wù)總是處于就緒狀態(tài)，其優(yōu)先級(jí)一般被設(shè)成最低，即OS_LOWEST_PRIO；如果需要，OSInit()還建立統(tǒng)計(jì)任務(wù)OSTaskStat()，并讓其進(jìn)入就緒狀態(tài)；OSInit()還初始化了4個(gè)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)：空閑

TCB鏈表OSTCBFreeList、空閑事件鏈表

OSEventFreeList、空閑隊(duì)列鏈表OSQFreeList和 空閑存儲(chǔ)鏈表OSMemFreeList。

5960μC/OS-II系統(tǒng)初始化后的狀態(tài)

60調(diào)用OSInit()之后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)61

OSStart()voidOSStart(void){ INT8UY; INT8UX; if(OSRunning==FALSE){yx=OSUnMapTbl[OSRdyGrp];=OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];OSPrioHighRdy=(INT8U)((Y<<3)+X);OSPrioCurOSTCBHighRdy=OSPrioHighRdy;=OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSTCBCur=OSTCBHighRdy;

OSStartHighRdy();//啟動(dòng)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù) } }6162系統(tǒng)啟動(dòng)后的狀態(tài)

62調(diào)用OSStart()以后的變量與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)假設(shè)用戶創(chuàng)建的任務(wù)優(yōu)先級(jí)為663任務(wù)控制塊TCBll任務(wù)控制塊OS_TCB是描述一個(gè)任務(wù)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了它的各種管理信息，包括任務(wù)堆棧指針，任務(wù)的狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)，任務(wù)鏈表指針等；一旦任務(wù)建立了，任務(wù)控制塊OS_TCB將被賦值。記住:μC/OS-Ⅱ管理任務(wù)的核心是任務(wù)控制塊TCB!6364任務(wù)堆棧voidmytask(){…..for(;;){…..}}任務(wù)代碼任務(wù)控制塊指向前一個(gè)任務(wù)控制塊的指針指向后一個(gè)任務(wù)控制塊的指針指向任務(wù)的指針指向任務(wù)堆棧的指針任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別……任務(wù)任務(wù)控制塊TCB

:任務(wù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)從任務(wù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)看，任務(wù)由三個(gè)部分組成:任務(wù)控制塊、任務(wù)代碼與任務(wù)堆棧6465任務(wù)控制塊TCB

:任務(wù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)任務(wù)控制塊任務(wù)代碼任務(wù)堆棧任務(wù)1任務(wù)控制塊任務(wù)代碼任務(wù)堆棧任務(wù)2任務(wù)控制塊任務(wù)代碼任務(wù)堆棧任務(wù)n……任務(wù)控制塊鏈表系統(tǒng)在調(diào)用函數(shù)OSInit()對(duì)uC/OS-II系統(tǒng)進(jìn)行初始化時(shí)，先在RAM中建立一個(gè)OS_TCB結(jié)構(gòu)類型的數(shù)組OSTCBTbl[],每個(gè)數(shù)組元素就是一個(gè)任務(wù)控制塊，然后把這些控制塊鏈接成一個(gè)如圖所示的鏈表。由于鏈表中的這些控制塊還沒有與具體任務(wù)相關(guān)聯(lián)，因此這個(gè)鏈表叫做空任務(wù)塊鏈表。每當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)OSTaskCreate()創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)將任務(wù)控制塊鏈表頭指針OSTCBFreeList指向的任務(wù)控制塊分配給該任務(wù)。在給任務(wù)控制塊中的各成員賦值后，就按任務(wù)控制塊鏈表的頭指針OSTCBList將其加入到任務(wù)控制塊鏈表中。6566任務(wù)控制塊TCB

:任務(wù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)一旦任務(wù)建立，uCOS就會(huì)為此任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)控制塊OS_TCB。任務(wù)控制塊是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，保存該任務(wù)的相關(guān)參數(shù)，包括任務(wù)堆棧指針，任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)等。任務(wù)CPU使用權(quán)被剝奪時(shí)，OS_TCB保存該時(shí)刻任務(wù)狀態(tài)；任務(wù)重新得到CPU控制權(quán)時(shí)，OS_TCB可確保任務(wù)從此前被中斷的那一點(diǎn)絲毫不差地繼續(xù)執(zhí)行。OS_TCB全部駐留在RAM中。任務(wù)控制塊就相當(dāng)于一個(gè)任務(wù)的身份證，沒有任務(wù)控制塊的任務(wù)是不能被系統(tǒng)承認(rèn)和管理的。

6667任務(wù)控制塊TCBtypedef

struct

os_tcb

{OS_STK*OSTCBStkPtr;//指向任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔?/p>

INT16UOSTCBOpt; //任務(wù)選擇項(xiàng)

INT16UOSTCBId;

//任務(wù)的ID

……

structos_tcb*OSTCBNext;//指向后一個(gè)任務(wù)控制塊的指針

structos_tcb*OSTCBPrev;//指向前一個(gè)任務(wù)控制塊的指針OS_EVENT*OSTCBEventPtr;//事件指針void*OSTCBMsg;//消息指針

……INT16U OSTCBDly;//任務(wù)等待的時(shí)限（節(jié)拍數(shù)）

INT8U OSTCBStat;//任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)標(biāo)志

INT8U OSTCBPrio;//任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別

……}OS_TCB;6768任務(wù)控制塊TCB:棧指針

OSTCBStkPtr：指向當(dāng)前任務(wù)棧頂?shù)闹羔槪總€(gè)任務(wù)可以有自己的棧，棧的容量可以是任意的；

OSTCBStkBottom：執(zhí)行任務(wù)棧底的指針；。如果微處理器的棧指針是遞減的，即棧存儲(chǔ)器從高地址向低地址方向分配，則OSTCBStkBottom指向任務(wù)使用的?？臻g的最低地址。類似地，如果微處理器的棧是從低地址向高地址遞增型的，則OSTCBStkBottom指向任務(wù)可以使用的?？臻g的最高地址。函數(shù)OSTaskStkChk()要用到變量OSTCBStkBottom，在運(yùn)行中檢驗(yàn)?？臻g的使用情況。用戶可以用它來確定任務(wù)實(shí)際需要的?？臻g

OSTCBStkSize：棧的容量，用可容納的指針數(shù)目而不是字節(jié)數(shù)（Byte）來表示。在函數(shù)OSStakChk()中要使用OSTCBStkSize。6869任務(wù)控制塊TCB:棧指針

任務(wù)所需的堆棧的容量是在創(chuàng)建任務(wù)時(shí)指定的。在指定堆棧大小的時(shí)候必須考慮此任務(wù)所調(diào)用的所有函數(shù)的嵌套情況，任務(wù)所調(diào)用的所有函數(shù)會(huì)分配的局部變量的數(shù)目，以及所有可能的中斷服務(wù)例程嵌套的堆棧需求。另外，為任務(wù)分配的堆棧必須能儲(chǔ)存所有的CPU寄存器。由于嵌入式硬件平臺(tái)的RAM資源很寶貴，因此我們應(yīng)該給每個(gè)任務(wù)分配夠用的堆棧！用戶如何確定一個(gè)任務(wù)所需要的堆棧大小呢?6970任務(wù)控制塊TCB:棧檢測

OSTCBOpt：為使用OSTaskCreateExt()創(chuàng)建任務(wù)時(shí)的選擇項(xiàng)。

OS_TASK_OTP_STK_CHK用于告知TaskCreateExt()，在任務(wù)建立的時(shí)候可以進(jìn)行任務(wù)棧檢驗(yàn)功能；OS_TASK_OPT_STK_CLR表示任務(wù)建立的時(shí)候任務(wù)棧要清零。如果要進(jìn)行棧檢測，創(chuàng)建任務(wù)時(shí)必須將棧清0；OS_TASK_OPT_SAVE_FP通知TaskCreateExt()，任務(wù)要做浮點(diǎn)運(yùn)算。如果微處理器有硬件的浮點(diǎn)協(xié)處理器，則所建立的任務(wù)在做任務(wù)調(diào)度切換時(shí)，浮點(diǎn)寄存器的內(nèi)容要保存7071任務(wù)控制塊TCB:棧檢測7172任務(wù)控制塊TCB:棧檢測μC/OS-Ⅱ提供的OSTaskStkChk()函數(shù)可以為用戶確定任務(wù)做需要的堆棧大小,要使用此功能,用戶必須要做以下幾件事情：在OS_CFG.H文件中設(shè)OS_TASK_CREATE_EXT為1。用OSTaskCreateExt()建立任務(wù)，并給予任務(wù)比實(shí)際需要更多的內(nèi)存空間。在OSTaskCreateExt()中，將參數(shù)opt設(shè)置為OS_TASK_OPT_STK_CHK+OS_TASK_OPT_STK_CLR。注意如果用戶的程序啟動(dòng)代碼清除了所有的RAM，并且從未刪除過已建立了的任務(wù)，那么用戶就不必設(shè)置選項(xiàng)OS_TASK_OPT_STK_CLR了。這樣就會(huì)減少OSTaskCreateExt()的執(zhí)行時(shí)間。將用戶想檢驗(yàn)的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)作為OSTaskStkChk()的參數(shù)并調(diào)用之。

72用戶應(yīng)該使自己的應(yīng)用程序運(yùn)行足夠長的時(shí)間，并且經(jīng)歷最壞的堆棧使用情況，這樣才能得到正確的數(shù)。一旦OSTaskStkChk()提供給用戶最壞情況下堆棧的需求，用戶就可以重新設(shè)置堆棧的最后容量了。為了適應(yīng)系統(tǒng)以后的升級(jí)和擴(kuò)展，用戶應(yīng)該多分配10％－100％的堆?？臻g。在堆棧檢驗(yàn)中，用戶所得到的只是一個(gè)大致的堆棧使用情況，并不能說明堆棧使用的全部實(shí)際情況。73任務(wù)控制塊TCB:鏈表指針

OSTCBNext、OSTCBPrev：用于任務(wù)控制塊OS_TCBs的雙重鏈接，該鏈表在時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimeTick()中使用，用于刷新各個(gè)任務(wù)的任務(wù)延遲變量.OSTCBDly，每個(gè)任務(wù)的任務(wù)控制塊OS_TCB在任務(wù)建立的時(shí)候被鏈接到鏈表中，在任務(wù)刪除的時(shí)候從鏈表中被刪除。雙重連接的鏈表使得任一成員都能被快速插入或刪除。所有的任務(wù)控制塊分屬于兩條不同的鏈表，單向的空閑鏈表（頭指針為OSTCBFreeList）和雙向的使用鏈表（頭指針為OSTCBList）；7374任務(wù)控制塊TCB:空閑TCB鏈表l所有的任務(wù)控制塊都被放置在任務(wù)控制塊列表數(shù)組

OSTCBTbl[]中，系統(tǒng)初始化時(shí)，所有TCB被鏈接成空閑的 單向鏈表，頭指針為OSTCBFreeList。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)后， 就把OSTCBFreeList所指向的TCB賦給了該任務(wù)，并將它加 入到使用鏈表中，然后把OSTCBFreeList指向空閑鏈表中的 下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。7475任務(wù)控制塊TCB:延遲/狀態(tài)/優(yōu)先級(jí)

OSTCBDly：保存的是任務(wù)允許等待事件發(fā)生的最多時(shí)鐘節(jié)拍數(shù)。如果這個(gè)變量為0，表示任務(wù)不延時(shí)，或者表示等待事件發(fā)生的時(shí)間沒有限制。當(dāng)需要把任務(wù)延時(shí)若干時(shí)鐘節(jié)拍時(shí)要用到這個(gè)變量，或者需要把任務(wù)掛起一段時(shí)間以等待某事件的發(fā)生，這種等待是有超時(shí)限制的。OSTCBStat：任務(wù)的狀態(tài)字。為0時(shí)，任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。在uCOS_II.H中有這個(gè)值的其它狀態(tài)定義：等待信號(hào)量、等待郵箱、掛起等。OSTCBPrio：是任務(wù)優(yōu)先級(jí)。任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高，.OSTCBPrio的值越小。7576任務(wù)控制塊TCB:系統(tǒng)初始化后…指針數(shù)組，指向相應(yīng)TCB76總結(jié)：任務(wù)控制塊是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)任務(wù)的CPU使用權(quán)被剝奪時(shí)，μC/OS-Ⅱ用它來保存該任務(wù)的狀態(tài)。當(dāng)任務(wù)重新得到CPU使用權(quán)時(shí)，任務(wù)控制塊能確保任務(wù)從當(dāng)時(shí)被中斷的指令位置絲毫不差地繼續(xù)執(zhí)行。77任務(wù)的狀態(tài)－就緒lll就緒狀態(tài)（Ready）：萬事具備，只欠CPU；在所有的就緒任務(wù)當(dāng)中，具有最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)被選中去運(yùn)行；如果任務(wù)在運(yùn)行的時(shí)候被搶占了CPU，則

又回到就緒狀態(tài)。7778任務(wù)的狀態(tài)－運(yùn)行l(wèi)ll運(yùn)行狀態(tài)（Running）：任務(wù)在CPU上運(yùn)行；當(dāng)一個(gè)任務(wù)在運(yùn)行時(shí)，如果沒有關(guān)閉中斷，則有可能被中斷所打斷；當(dāng)一個(gè)任務(wù)在運(yùn)行時(shí)，可能因?yàn)楦鞣N原因進(jìn)入阻塞狀態(tài)。–OSMBoxPend(),OSQPend(),OSSemPend()

OSTaskSuspend(),OSTimeDly()7879任務(wù)的狀態(tài)－休眠ll休眠狀態(tài)（Dormant）：任務(wù)存在于內(nèi)存空間中，但內(nèi)核不可見；可以通過以下函數(shù)通知內(nèi)核，使之變?yōu)榫途w狀態(tài)：–OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()l可以通過以下函數(shù)返回到休眠狀態(tài)：–OSTaskDel()7980任務(wù)的狀態(tài)－ISRll中斷服務(wù)狀態(tài)（ISR）：該任務(wù)原來在CPU上運(yùn)行，后來被中斷所打斷，由中斷服務(wù)程序ISR接管了CPU；當(dāng)中斷服務(wù)程序運(yùn)行完畢后，內(nèi)核要判斷是

否有新的、更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒，如果有 ，則原有的任務(wù)被搶占；如果沒有，則原有 的任務(wù)重新運(yùn)行。8081任務(wù)的狀態(tài)－阻塞ll阻塞/等待狀態(tài)（Waiting）：任務(wù)由于正在等待某個(gè)事件（信號(hào)量、郵箱或隊(duì)列）而被掛起；當(dāng)任務(wù)等待的事件發(fā)生時(shí)，回到就緒狀態(tài)。–OSMBoxpost(),OSQPost(),

OSSemPost(),OSTaskResume(), OSTimeDlyResume()或OSTimeTick()8182狀態(tài)的轉(zhuǎn)換正在運(yùn)行的任務(wù)，需要等待一段時(shí)間或需要等待一個(gè)事件發(fā)生再運(yùn)行時(shí)，該任務(wù)就會(huì)把CPU的使用權(quán)讓給別的任務(wù)而使任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)。任務(wù)在沒有被配備任務(wù)控制塊或被剝奪了任務(wù)控制塊時(shí)的狀態(tài)叫做任務(wù)的睡眠狀態(tài)

系統(tǒng)為任務(wù)配備了任務(wù)控制塊且在任務(wù)就緒表中進(jìn)行了就緒登記，這時(shí)任務(wù)的狀態(tài)叫做就緒狀態(tài)。

處于就緒狀態(tài)的任務(wù)如果經(jīng)調(diào)度器判斷獲得了CPU的使用權(quán)，則任務(wù)就進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)

一個(gè)正在運(yùn)行的任務(wù)一旦響應(yīng)中斷申請(qǐng)就會(huì)中止運(yùn)行而去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，這時(shí)任務(wù)的狀態(tài)叫做中斷服務(wù)狀態(tài)

83狀態(tài)的轉(zhuǎn)換83刪除任務(wù)創(chuàng)建任務(wù)掛起時(shí)間到收到等待的消息等待消息掛起中斷結(jié)束任務(wù)調(diào)度刪除任務(wù)自我刪除84狀態(tài)的轉(zhuǎn)換84OSTaskDel()OSTaskCreate()OSTaskCreateExt()OSIntExitOSStart()OSIntExit()OSTASKSW()OSTaskDel()OSTaskDel()OSMBoxPost()OSQPost()OSQPostFront()OSSemPost()OSTaskResume()OSTaskDlyResume()OSTimeTick()OSMBoxPend()OSQPend()OSSemPend()OSTaskSuspend()OSTaskDly()OSTimeDlyHMSM()中斷85任務(wù)就緒表ll每個(gè)任務(wù)的就緒態(tài)標(biāo)志存放在就緒表中，就緒表中有兩個(gè)變量OSRdyGrp和OSRdyTbl[]。在OSRdyGrp中，任務(wù)按優(yōu)先級(jí)分組，8個(gè)任

務(wù)為一組。OSRdyGrp中的每一位表示8組任 務(wù)中每一組中是否有進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)。 任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)，就緒表OSRdyTbl[]中 的相應(yīng)元素的相應(yīng)位也置位。8586任務(wù)就緒表

OSRdyGrp7

6

5

4

3

2

1

000YYYXXX任務(wù)優(yōu)先級(jí)

21018

0 816

1 917

71523

61422

51321

41220

3111926344250582432404856253341495731394755633038465462293745536128364452602735435159[0][1][2][3][4][5][6][7]OSRdyTbl[8]

XY優(yōu)先級(jí)最低任務(wù)（空閑任務(wù)）優(yōu)先級(jí)最高任務(wù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)號(hào)

對(duì)于整數(shù)OSRdyTbl[i]，若它的某一位為1，則OSRdyGrp的第i位為1。 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)由X和Y確定

86為加快訪問任務(wù)就緒表的速度，系統(tǒng)定義了一個(gè)變量OSRdyGrp來表明就緒表每行中是否存在就緒任務(wù)。87根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定就緒表(1)n假設(shè)優(yōu)先級(jí)為12的任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，12=1100b,則OSRdyTbl[1]的第4位置1，且OSRdyGrp的第1位置1，相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:OSRdyGrp

|=0x02；OSRdyTbl[1]|=0x10;87881

OSRdyTbl[]1OSRdyGrp

D7D6D5D4D3D2D1D0

任務(wù)就緒表的示意圖01234567xy0123456789根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定就緒表(2)n由以上計(jì)算可知:若要將OSRdyGrp及OSRdyBbl[]

的第n位置1，則應(yīng)該把OSRdyGrp及OSRdyBbl[]

的值與2n相或。uC/OS中，把2n的n=0-7的8個(gè) 值先計(jì)算好存在數(shù)組OSMapTbl[7]中,也就是：

OSMapTbl[0]=20=0x01（00000001）

OSMapTbl[1]=21=0x02（00000010）

……

OSMapTbl[7]=27=0x80（10000000）8990使任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)n如果prio是任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，即任務(wù)的標(biāo)識(shí)號(hào)，則將任務(wù)放入就緒表，即使任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)的方法是：OSRdyGrp|=OSMapTbl[prio>>3];OSRdyTbl[prio>>3]|=OSMapTbl[prio&0x07];n假設(shè)優(yōu)先級(jí)為29——11101bOSRdyGrpOSRdyTbl[3]|=OSMapTbl[29>>3](0x04)；|=0x20;9091OSRdyGrp

D7D6D5D4D3D2D1D0

11110000prio=29D7D6D5D4D3D2D1D0

1D7D6D5D4D3D2D1D0

1OSRdyTbl[3]把prio為29的任務(wù)置為就緒狀態(tài)YXOSRdyGrp|=OSMapTbl[prio>>3];OSRdyTbl[prio>>3]|=OSMapTbl[prio&0x07];使任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)92使任務(wù)脫離就緒態(tài)n將任務(wù)就緒表OSRdyTbl[prio>>3]相應(yīng)元素的相應(yīng)

位清零，而且當(dāng)OSRdyTbl[prio>>3]中的所有位都 為零時(shí)，即該任務(wù)所在組的所有任務(wù)中沒有一個(gè) 進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)，OSRdyGrp的相應(yīng)位才為零。

if((OSRdyTbl[prio>>3]&=

～OSMapTbl[prio&0x07])==0) OSRdyGrp&=～OSMapTbl[prio>>3];9293

OSRdyTbl[8]

OSRdyGrp

D7D6D5D4D3D2D1D0

01234567xy01234567當(dāng)要把任務(wù)優(yōu)先級(jí)為34的任務(wù)加入到任務(wù)就緒表中時(shí),要進(jìn)行以下操作:1.將任務(wù)優(yōu)先級(jí)號(hào)34>>8,確定任務(wù)在就續(xù)表中的行42.將任務(wù)優(yōu)先級(jí)號(hào)34%8,確定任務(wù)在就續(xù)表中的列2,將此位置1113.再將任務(wù)組管理單元位置194任務(wù)的調(diào)度lllμC/OS是可搶占實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，它總是運(yùn)行就緒任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的那一個(gè)。μC/OS中不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法，每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)要求不一樣且是唯一的，所以任務(wù)調(diào)度的工作就是：查找準(zhǔn)備就緒的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)并進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。μC/OS任務(wù)調(diào)度所花的時(shí)間為常數(shù)，與應(yīng)用程

序中建立的任務(wù)數(shù)無關(guān)。

9495l確定哪個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最高，應(yīng)該選擇哪個(gè)任務(wù)去運(yùn)行，這部分的工作是由調(diào)度器（Scheduler）來完成的。ww任務(wù)級(jí)的調(diào)度是由函數(shù)OSSched()完成的；中斷級(jí)的調(diào)度是由另一個(gè)函數(shù)OSIntExt()完成的。95任務(wù)的調(diào)度96根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級(jí)9697根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級(jí)97intRdyTask(){ inti,j,k=0; for(i=0;i<8;i++) { for(j=0;j<8;j++) { if(ODRdyTbl[i]&(1<<j))//判斷是否就緒

returnk;//返回就緒任務(wù)優(yōu)先級(jí)(任務(wù)ID) k++;} } return-1;//無就緒任務(wù)}此程序的缺陷?98

根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級(jí)兩個(gè)關(guān)鍵:ll將優(yōu)先級(jí)數(shù)分解為高三位和低三位分別確定；高優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)編號(hào)值?。?899根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級(jí)ll通過OSRdyGrp值確定高3位，假設(shè)OSRdyGrp＝0x08=0x00001000，第3位為1，因此優(yōu)先級(jí)的高3位為011([3]);通過OSRdyTbl[3]的值來確定低3位，假設(shè)OSRdyTbl[3]

＝0x3a，第2位為1，因此優(yōu)先級(jí)的低3位為010，3*8+2=2699如何確定一個(gè)字節(jié)中第一個(gè)為1的位序號(hào)?此位在OSRdyTbl[3]中的位編號(hào)為1,而在整個(gè)OSRdyTbl表中的總編號(hào)為26.任務(wù)優(yōu)先級(jí)=26

00011

010100根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級(jí)100為了加快處理速度,uC/OS-II采用查表法,來獲得計(jì)算優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù),為此定義了優(yōu)先級(jí)參數(shù)表:INT8UconstOSUnMapTbl[]={0,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,6,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,7,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,6,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0};OSUnMapTbl中存放了一個(gè)字節(jié)中第一個(gè)位為1的位序號(hào)(0~7).如:值10010100B(十進(jìn)制為148)中的第二位為1,在OSUnMapTbl中找到148位置的值,為2.101源代碼中使用了查表法n查表法具有確定的時(shí)間，增加了系統(tǒng)的可預(yù)測性，uC/OS中所有的系統(tǒng)調(diào)用時(shí)間都是確定的參見OS_CORE.C

Y=OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; X=OSUnMapTbl[OSRdyTbl[Y]]; Prio=(Y<<3)+X;

101102INT8UconstOSUnMapTbl[]={0,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,6,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,7,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,6,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0};舉例：如OSRdyGrp的值為00101000B，即0X28，則查得OSUnMapTbl[OSRdyGrp]的值是3，它相應(yīng)于OSRdyGrp中的第3位置1；如OSRdyTbl[3]的值是11100100B，即0XE4，則查OSUnMapTbl[OSRdyTbl[3]]的值是2，則進(jìn)入就緒態(tài)的最高任務(wù)優(yōu)先級(jí)

Prio=3*8+2=26

優(yōu)先級(jí)判定表OSUnMapTbl[256]103

任務(wù)調(diào)度器voidOSSched(void){INT8