μC/OS-III中的高效時鐘節(jié)拍管理機制
摘要:為了有效管理時鐘節(jié)拍并確保系統(tǒng)的實時性,μC/OS—III不僅增加了一個專門的系統(tǒng)任務(wù)來管理時鐘節(jié)拍,而且采用哈希散列表機制來進一步減少時鐘節(jié)拍處理過程所花費的時間。本文討論μC/OS—II在時鐘節(jié)拍管理方面的不足,并介紹μC/OS—III中的高效時鐘節(jié)拍管理機制。
關(guān)鍵詞:μC/OS—III;時鐘節(jié)拍管理;哈希散列表
引言
在嵌入式實時操作系統(tǒng)(RTOS)中,任務(wù)可通過調(diào)用延時函數(shù)(比如μC/OS中的OSTimeDly()函數(shù))將自己延時掛起一段時間。任務(wù)在延時的過程中會釋放CPU使用權(quán),也就是說,延時的任務(wù)不占用寶貴的CPU資源。延時的任務(wù)由時鐘節(jié)拍服務(wù)跟蹤管理。當任務(wù)延時結(jié)束并準備運行時,時鐘節(jié)拍服務(wù)會使該任務(wù)恢復(fù)運行。時鐘節(jié)拍服務(wù)定期運行,其運行由周期的時鐘節(jié)拍中斷觸發(fā),而時鐘節(jié)拍中斷可由硬件定時器產(chǎn)生。
在μC/OS—III中,時鐘節(jié)拍服務(wù)是在時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序中完成的,每次時鐘節(jié)拍服務(wù)都會遍歷整個任務(wù)鏈表,遞減所有延時任務(wù)的延時計數(shù)器。當任務(wù)數(shù)目較多時,時鐘節(jié)拍服務(wù)處理時間很長,會造成中斷延遲時間和任務(wù)延遲時間都變得很長,影響系統(tǒng)的實時性。
在μC/OS—III中,時鐘節(jié)拍服務(wù)不再在時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序中完成,而是放到一個時鐘節(jié)拍任務(wù)中完成。而且,通過采用啥希散列表機制來管理延時任務(wù),每次時鐘節(jié)拍服務(wù)只需要處理極少數(shù)的延時任務(wù),從而大大減少了時鐘節(jié)拍服務(wù)花費的時間,提高了系統(tǒng)的實時性。
另外,在μC/OS系列RTOS中,時鐘節(jié)拍服務(wù)除了會跟蹤延時的任務(wù),還會跟蹤那些指定了超時時限的等待任務(wù)。也就是說,當指定的超時時限結(jié)束時,即使任務(wù)等待的事件沒有發(fā)生,時鐘節(jié)拍服務(wù)也會使該任務(wù)恢復(fù)運行。
1 μC/OS—II中的時鐘節(jié)拍管理機制
在μC/OS—II中,每次時鐘節(jié)拍服務(wù)都會遍歷整個任務(wù)鏈表,依次處理各個任務(wù)。如果當前處理的任務(wù)的延時計數(shù)為0,那么跳過該任務(wù),繼續(xù)處理下一個任務(wù);否則,把當前任務(wù)的延時計數(shù)減1,然后,判斷減1后的延時計數(shù)是否為0。如果為0,表示任務(wù)延時結(jié)束了或等待超時了。由于μC/OS-Ⅱ允許其他任務(wù)調(diào)用OSTaskSuspend()函數(shù)強制掛起正在延時的任務(wù),在這種情況下,不僅需要等到任務(wù)延時結(jié)束,還需要由其他任務(wù)調(diào)用OSTaskResume()函數(shù)解除該任務(wù)的強制掛起狀態(tài),該任務(wù)才能進入就緒態(tài)。因此,在延時計數(shù)遞減為0的時候,還需要判斷任務(wù)是否被強制掛起。只有任務(wù)沒有被強制掛起,才能使該任務(wù)進入就緒態(tài);否則,把延時計數(shù)設(shè)置為1,保持任務(wù)的延時狀態(tài)。μC/OS—II時鐘節(jié)拍服務(wù)函數(shù)的主要代碼和注釋如下:
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