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使用過(guò)ucosii的朋友應(yīng)該都會(huì)知道，單片機(jī)+嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠做到盡可能最大化的利用cpu資源，通過(guò)加入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠做出更加強(qiáng)大的產(chǎn)品和應(yīng)用。
不知道使用過(guò)ucosii的朋友有沒有去了解過(guò)它進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的原理和實(shí)現(xiàn)方式呢？
我個(gè)人結(jié)合ucosii的源碼和自己的理解，分享一些有關(guān)ucosii的任務(wù)管理和調(diào)度的實(shí)現(xiàn)。
1、ucos-ii 任務(wù)創(chuàng)建與任務(wù)調(diào)度
1.1、任務(wù)的創(chuàng)建
當(dāng)你調(diào)用 OSTaskCreate( ) 進(jìn)行任務(wù)的創(chuàng)建的時(shí)候，會(huì)初始化任務(wù)的堆棧、保存cpu的寄存器、創(chuàng)建任務(wù)的控制塊（OS_TCB）等的操作；
if (OSTCBPrioTbl[prio] == (OS_TCB *)0) { /* Make sure task doesn't already exist at this priority */ OSTCBPrioTbl[prio] = OS_TCB_RESERVED;/* Reserve the priority to prevent others from doing ... */ /* ... the same thing until task is created. */ OS_EXIT_CRITICAL(); psp = OSTaskStkInit(task, p_arg, ptos, 0u); /* Initialize the task's stack */ err = OS_TCBInit(prio, psp, (OS_STK *)0, 0u, 0u, (void *)0, 0u); if (err == OS_ERR_NONE) { if (OSRunning == OS_TRUE) { /* Find highest priority task if multitasking has started */ OS_Sched(); } } else { OS_ENTER_CRITICAL(); OSTCBPrioTbl[prio] = (OS_TCB *)0;/* Make this priority available to others */ OS_EXIT_CRITICAL(); } return (err); }** 注意：ucosii不支持兩個(gè)及以上相同的任務(wù)優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，ucosiii支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)。**
ucosii 的任務(wù)控制塊是任務(wù)中很重要，它記錄了任務(wù)的信息，包括優(yōu)先級(jí)、延時(shí)時(shí)間、狀態(tài)等信息?？刂茐K定義如下：
typedef structos_tcb { OS_STK *OSTCBStkPtr; /* Pointer to current top of stack */
void *OSTCBExtPtr; /* Pointer to user definable data for TCB extension */ OS_STK *OSTCBStkBottom; /* Pointer to bottom of stack */ INT32U OSTCBStkSize; /* Size of task stack (in number of stack elements) */ INT16U OSTCBOpt; /* Task options as passed by OSTaskCreateExt() */ INT16U OSTCBId; /* Task ID (0..65535) */
struct os_tcb *OSTCBNext; /* Pointer to next TCB in the TCB list */ struct os_tcb *OSTCBPrev; /* Pointer to previous TCB in the TCB list */
OS_EVENT *OSTCBEventPtr; /* Pointer to event control block */
OS_EVENT **OSTCBEventMultiPtr; /* Pointer to multiple event control blocks */
void *OSTCBMsg; /* Message received from OSMboxPost() or OSQPost() */
OS_FLAG_NODE *OSTCBFlagNode; /* Pointer to event flag node */ OS_FLAGS OSTCBFlagsRdy; /* Event flags that made task ready to run */
INT32U OSTCBDly; /* Nbr ticks to delay task or, timeout waiting for event */ INT8U OSTCBStat; /* Task status */ INT8U OSTCBStatPend; /* Task PEND status */ INT8U OSTCBPrio; /* Task priority (0 == highest) */
INT8U OSTCBX; /* Bit position in group corresponding to task priority */ INT8U OSTCBY; /* Index into ready table corresponding to task priority */ OS_PRIO OSTCBBitX; /* Bit mask to access bit position in ready table */ OS_PRIO OSTCBBitY; /* Bit mask to access bit position in ready group */
INT8U OSTCBDelReq; /* Indicates whether a task needs to delete itself */
INT32U OSTCBCtxSwCtr; /* Number of time the task was switched in */ INT32U OSTCBCyclesTot; /* Total number of clock cycles the task has been running */ INT32U OSTCBCyclesStart; /* Snapshot of cycle counter at start of task resumption */ OS_STK *OSTCBStkBase; /* Pointer to the beginning of the task stack */ INT32U OSTCBStkUsed; /* Number of bytes used from the stack */
INT8U *OSTCBTaskName;
INT32U OSTCBRegTbl[OS_TASK_REG_TBL_SIZE];} OS_TCB;2、任務(wù)調(diào)度實(shí)現(xiàn)
2.1、將任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分組
因?yàn)閡cosii最大優(yōu)先級(jí)數(shù)量為64個(gè)，所以可以分成8組，每組8個(gè)優(yōu)先級(jí)。
當(dāng)一個(gè)任務(wù)被創(chuàng)建成功之后，它的組號(hào)由優(yōu)先級(jí)的高三位決定(bit5 bit4 bit3)，它在組內(nèi)的編號(hào)由優(yōu)先級(jí)的低三位決定(bit2 bit1 bit0)，如下：
ptcb->OSTCBY = (INT8U)(prio >> 3u); // 組 ptcb->OSTCBX = (INT8U)(prio & 0x07u); // 組內(nèi)編號(hào)2.2、任務(wù)就緒表
ucosii對(duì)任務(wù)優(yōu)先級(jí)的調(diào)度管理是通過(guò)查詢?nèi)蝿?wù)就緒表進(jìn)行的。任務(wù)就緒表里面保存著當(dāng)前所有任務(wù)的就緒狀態(tài)，如下：
OSRdyTbl[8]
說(shuō)明：1）它是uint8的數(shù)據(jù)類型。它的長(zhǎng)度是8，每一個(gè)元素代表一個(gè)組，比如 OSRdyTbl[0]代表第0組， OSRdyTbl[1]代表第1組，OSRdyTbl[2]代表第2組……以此類推。
2）每一個(gè)元素中的每一個(gè)位（bit）代表組內(nèi)的任務(wù)的就緒狀態(tài)（1為就緒，0為未就緒）。說(shuō)明：
1）當(dāng)優(yōu)先級(jí)為12 的任務(wù)就緒時(shí)，那么對(duì)應(yīng)的OSRdyTbl[1]的第4位bit，絕對(duì)等于1；
當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)中，當(dāng)只有優(yōu)先級(jí)為12的任務(wù)就緒，其他所有任務(wù)都沒有就緒時(shí)，那么OSRdyTbl[1] 絕對(duì)等于0x10。
2）當(dāng)優(yōu)先級(jí)為0和1的任務(wù)就緒時(shí)，那么對(duì)應(yīng)的OSRdyTbl[0]的第0位bit以及第1位bit，都絕對(duì)等于1；
當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)中，當(dāng)只有優(yōu)先級(jí)為0和1的任務(wù)就緒，其他所有任務(wù)都沒有就緒時(shí)，那么OSRdyTbl[0] 絕對(duì)等于0x03。
2.3、任務(wù)釋放CPU使用權(quán)
當(dāng)任務(wù)中調(diào)用 OSTimeDly( ) 時(shí)，會(huì)讓任務(wù)進(jìn)入休眠的狀態(tài)，交出CPU的執(zhí)行權(quán)給到其他就緒任務(wù)去執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程就發(fā)生了任務(wù)的切換。
簡(jiǎn)單而言就是會(huì)把任務(wù)就緒表 OSRdyTbl 中對(duì)應(yīng)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)在組內(nèi)的編號(hào)狀態(tài)改變，從而使任務(wù)自身進(jìn)入休眠狀態(tài)。代碼如下：
if (ticks > 0u) { /* 0 means no delay! */ OS_ENTER_CRITICAL(); y = OSTCBCur->OSTCBY; /* Delay current task */ OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX; if (OSRdyTbl[y] == 0u) { OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY; } OSTCBCur->OSTCBDly = ticks; /* Load ticks in TCB */ OS_EXIT_CRITICAL(); OS_Sched(); /* Find next task to run! */ }在上面的代碼中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)東西：OSRdyGrp。這個(gè)有什么用呢？
OSRdyGrp：管理任務(wù)就緒組的OSRdyGrp是INT8U類型的，它每一個(gè)bit代表一個(gè)組，只要這個(gè)組內(nèi)有任何一個(gè)任務(wù)就緒了，那對(duì)應(yīng)的這個(gè)bit就會(huì)被設(shè)置為1，表示這個(gè)組內(nèi)目前有就緒的任務(wù)。否者對(duì)應(yīng)的位為0。
舉個(gè)例子，如下：
1）系統(tǒng)中只有任務(wù)0就緒了，那么OSRdyGrp 便等于 0x01（二進(jìn)制00000001）。2）系統(tǒng)中有任務(wù)0和任務(wù)63都就緒了，那么OSRdyGrp 便等于 0x81(二進(jìn)制10000001)。2.4、任務(wù)實(shí)現(xiàn)調(diào)度切換操作
發(fā)生一次任務(wù)調(diào)度是通過(guò) OS_Sched() 進(jìn)行的。源碼如下：
void OS_Sched (void){ OS_CPU_SR cpu_sr = 0u;
OS_ENTER_CRITICAL(); if (OSIntNesting == 0u) { /* Schedule only if all ISRs done and ... */ if (OSLockNesting == 0u) { /* ... scheduler is not locked */ OS_SchedNew(); OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy]; if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) { /* No Ctx Sw if current task is highest rdy */ OSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++; /* Inc. # of context switches to this task */ OSCtxSwCtr++; /* Increment context switch counter */ OS_TASK_SW(); /* Perform a context switch */ } } } OS_EXIT_CRITICAL();}這里的過(guò)程如下：
（1）先通過(guò) OS_SchedNew() 找到當(dāng)前處于就緒狀態(tài)的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，如下：
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);（2）然后通過(guò) OS_TASK_SW() 進(jìn)行任務(wù)切換，它的過(guò)程如下：
只是一個(gè)宏，它實(shí)際替換的是 OSCtxSw()#define OS_TASK_SW() OSCtxSw()
2）OSCtxSw()是由匯編實(shí)現(xiàn)的OSCtxSw PUSH {R4, R5} LDR R4, =NVIC_INT_CTRL ;觸發(fā)PendSV異常 (causes context switch) LDR R5, =NVIC_PENDSVSET STR R5, [R4] POP {R4, R5} BX LR就這樣，上下文就完成了一次切換。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論