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uC/OS-II任務機制理解

        半年前接觸的uC/OS,看了兩個月之後又因為其他的事把他放下了。現在因為專案需要又把它重拾起來。

        uC/OS----Micro Controller OS微控制器作業系統,美國人Jean Labrosse於1192年完成,1998年出現uC/OS--II,2000年NASA許可可用於飛行器中(無人機中有木有啊!但是很少有極客把他用到飛控中,APM的作業系統是一個裁剪的Linux--Nuxxt什麼鬼的)。官方網站www.micrium.com.大家可以自己去註冊個帳號,自行下載各個版本的原始碼。

        uC/OS--II的效能特性不跟大家廢話了,大家自己去看它的中文手冊吧。有幾點要注意理解:

        1、使用者任務只有56個,因為有8個是系統保留的,這有點像Linux下的系統服務daemons。如空閒任務、統計任務都是系統保留任務。

        2、uC/OS中所有函式的呼叫和服務都有確定的時間,也就是說函式的執行週期確定、執行時間確定,這個由統計任務OSTaskStat()來完成。

        3、任務的優先順序就是它的識別符號,最低優先順序 OS_LOWEST_PRIOR=63.

        下面進入主題--任務機制。

         任務控制塊TCB:TCB是描述任務的核心資料結構,存放了它的各種管理資訊,包括任務堆疊指標,任務的狀態、優先順序,任務連結串列指標等; 一旦務建立了,任務控制塊OS_TCB將被賦值。

        typedef struct os_tcb 
       {
                     棧指標;
                     INT16U   OSTCBId;        /*任務的ID*/
                     連結串列指標;
                     OS_EVENT *OSTCBEventPtr; /*事件指標*/
                     void     *OSTCBMsg;     /*訊息指標*/
                     INT8U    OSTCBStat;     /*任務的狀態*/
                     INT8U    OSTCBPrio;     /*任務的優先順序*/
                     其他……

                     }OS_TCB;

                    OSTCBStkPtr:指向當前任務棧頂的指標,每個任務可以有自己的棧,棧的容量可以是任意的;
                    OSTCBStkBottom:執行任務棧底的指標;
                    OSTCBStkSize:棧的容量,用可容納的指標數目而不是位元組數(Byte)來表示。

                    值得一提的是連結串列指標,這個設計可以快速的使任務就緒和休眠。所有的務控制塊分屬於兩條不同的連結串列,單向的空閒連結串列(頭指標為OSTCBFreeList)和雙向的使用連結串列(頭指標為OSTCBList); OSTCBNext、OSTCBPrev:用於將任務控制塊插入到空閒連結串列或使用連結串列中。每個任務的任務控制塊在任務建立的時候被連結到使用連結串列中,在任務刪除的時候從連結串列中被刪除。雙向連線的連結串列使得一成員都能快速插入或刪除。

                 

        任務的五個狀態:休眠、就緒、執行、中斷、掛起(阻塞)。

        各狀態間的相互轉換:

        好了,既然一共有64個任務,那我是怎麼知道現在到底該執行哪個任務呢?這就是任務就緒表的工作了。多列幾種就緒情況會發現,OSRdyGrp和OSRdyTbl[]的賦值與優先順序priority有一定的關係哦。我們先列一個編碼表叫OSMapTbl[7]=2^n.n=0.1.2...7(同理就有OSUnMapTbl[7])。可以得到這個公式說明OSRdyGrp與優先順序的高三位有關、OSRdyTbl與優先順序的低三位有關.通過上面公式就可以把相應的任務標誌為就緒狀態。既然有讓他進入就緒態的方法,也就有讓他解除就緒狀態--休眠態的方法.

       任務的排程。前面的準備工作做好了之後,下面就可以真正的執行任務了。確定哪個務的優先順序最高,應該選擇哪個任務去執行,這部分的工作是由排程器(Scheduler)來完成的。任務級的排程是由函式OSSched()完成的;中斷級的排程是由另一個函式OSIntExt()完成的。

      首先根據就緒表確定最高優先順序。然後根據最高優先順序替換當前任務的TCB,進行上下文切換。

void   OSSched(void)

{

         INT8U  y;

         OS_ENTER_CRITICAL();

         

         OS_EXIT_CRITICAL();

}

可以看到實際執行任務切換的是OS_TASK_SW()函式(也就是OSCtxSW()),我們看下任務切換的過程:

         中斷級的任務切換會在接下來的中斷機制中跟大家討論。