建立一個屬于自己的AVR的RTOS

第七篇:占先式內(nèi)核(只帶延時服務(wù))

PreemptiveMultitasking
當(dāng)大家理解時間片輪番調(diào)度法的任務(wù)調(diào)度方式后，占先式的內(nèi)核的原理，已經(jīng)伸手可及了。
先想想，占先式內(nèi)核是在什么地方實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的呢？對了，它在可以在任務(wù)中進行調(diào)度，這個在協(xié)作式的內(nèi)核中已經(jīng)做到了；同時，它也可以在中斷結(jié)束后進行調(diào)度，這個問題，已經(jīng)在時間片輪番調(diào)度法中已經(jīng)做到了。

由于中斷是可以嵌套的，只有當(dāng)各層嵌套中要求調(diào)度，并且中斷嵌套返回到最初進入的中斷的那一層時，才能進行任務(wù)調(diào)度。

#includeavr/io.h>
#includeavr/Interrupt.h>
#includeavr/signal.h>
unsignedcharStack[400];

registerunsignedcharOSRdyTblasm(r2);//任務(wù)運行就緒表
registerunsignedcharOSTaskRunningPrioasm(r3);//正在運行的任務(wù)
registerunsignedcharIntNumasm(r4);//中斷嵌套計數(shù)器
//只有當(dāng)中斷嵌套數(shù)為0，并且有中斷要求時，才能在退出中斷時，進行任務(wù)調(diào)度
registerunsignedcharOSCoreStateasm(r16);//系統(tǒng)核心標(biāo)志位,R16編譯器沒有使用
//只有大于R15的寄存器才能直接賦值例LDIR16,0x01
//0x01正在任務(wù)切換0x02有中斷要求切換

#defineOS_TASKS3//設(shè)定運行任務(wù)的數(shù)量
structTaskCtrBlock
{
unsignedintOSTaskStackTop;//保存任務(wù)的堆棧頂
unsignedintOSWaitTick;//任務(wù)延時時鐘
}TCB[OS_TASKS+1];

//防止被編譯器占用
//registerunsignedchartempR4asm(r4);
registerunsignedchartempR5asm(r5);
registerunsignedchartempR6asm(r6);
registerunsignedchartempR7asm(r7);
registerunsignedchartempR8asm(r8);
registerunsignedchartempR9asm(r9);
registerunsignedchartempR10asm(r10);
registerunsignedchartempR11asm(r11);
registerunsignedchartempR12asm(r12);
registerunsignedchartempR13asm(r13);
registerunsignedchartempR14asm(r14);
registerunsignedchartempR15asm(r15);
//registerunsignedchartempR16asm(r16);
registerunsignedchartempR16asm(r17);


//建立任務(wù)
voidOSTaskCreate(void(*Task)(void),unsignedchar*Stack,unsignedcharTaskID)
{
unsignedchari;
*Stack--=(unsignedint)Task>>8;//將任務(wù)的地址高位壓入堆棧，
*Stack--=(unsignedint)Task;//將任務(wù)的地址低位壓入堆棧，

*Stack--=0x00;//R1__zero_reg__
*Stack--=0x00;//R0__tmp_reg__
*Stack--=0x80;

//SREG在任務(wù)中，開啟全局中斷
for(i=0;i14;i++)//在avr-libc中的FAQ中的WhatregistersareusedbytheCcompiler?
*Stack--=i;//描述了寄存器的作用
TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsignedint)Stack;//將人工堆棧的棧頂，保存到堆棧的數(shù)組中
OSRdyTbl|=0x01TaskID;//任務(wù)就緒表已經(jīng)準(zhǔn)備好
}

//開始任務(wù)調(diào)度,從最低優(yōu)先級的任務(wù)的開始
voidOSStartTask()
{
OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
__asm____volatile__(retint);
}

//進行任務(wù)調(diào)度
voidOSSched(void)
{

__asm____volatile__(LDIR16,0x01nt);
//清除中斷要求任務(wù)切換的標(biāo)志位,設(shè)置正在任務(wù)切換標(biāo)志位
__asm____volatile__(SEInt);
//開中斷,因為如果因中斷在任務(wù)調(diào)度中進行,要重新進行調(diào)度時，已經(jīng)關(guān)中斷
//根據(jù)中斷時保存寄存器的次序入棧，模擬一次中斷后，入棧的情況
__asm____volatile__(PUSH__zero_reg__nt);//R1
__asm____volatile__(PUSH__tmp_reg__nt);//R0
__asm____volatile__(IN__tmp_reg__,__SREG__nt);//保存狀態(tài)寄存器SREG
__asm____volatile__(PUSH__tmp_reg__nt);
__asm____volatile__(CLR__zero_reg__nt);//R0重新清零
__asm____volatile__(PUSHR18nt);
__asm____volatile__(PUSHR19nt);
__asm____volatile__(PUSHR20nt);
__asm____volatile__(PUSHR21nt);
__asm____volatile__(PUSHR22nt);
__asm____volatile__(PUSHR23nt);
__asm____volatile__(PUSHR24nt);
__asm____volatile__(PUSHR25nt);
__asm____volatile__(PUSHR26nt);
__asm____volatile__(PUSHR27nt);
__asm____volatile__(PUSHR30nt);
__asm____volatile__(PUSHR31nt);

__asm____volatile__(Int_OSSched:nt);//當(dāng)中斷要求調(diào)度，直接進入這里
__asm____volatile__(SEInt);
//開中斷,因為如果因中斷在任務(wù)調(diào)度中進行，已經(jīng)關(guān)中斷
__asm____volatile__(PUSHR28nt);//R28與R29用于建立在堆棧上的指針
__asm____volatile__(PUSHR29nt);//入棧完成

TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;//將正在運行的任務(wù)的堆棧底保存

unsignedcharOSNextTaskPrio;//在現(xiàn)有堆棧上開設(shè)新的空間
for(OSNextTaskPrio=0;//進行任務(wù)調(diào)度
OSNextTaskPrioOS_TASKS!(OSRdyTbl(0x01OSNextTaskPrio));
OSNextTaskPrio++);
OSTaskRunningPrio=OSNextTaskPrio;

cli();//保護堆棧轉(zhuǎn)換
SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;
sei();

//根據(jù)中斷時的出棧次序
__asm____volatile__(POPR29nt);
__asm____volatile__(POPR28nt);
__asm____volatile__(POPR31nt);
__asm____volatile__(POPR30nt);
__asm____volatile__(POPR27nt);
__asm____volatile__(POPR26nt);
__asm____volatile__(POPR25nt);
__asm____volatile__(POPR24nt);
__asm____volatile__(POPR23nt);
__asm____volatile__(POPR22nt);
__asm____volatile__(POPR21nt);
__asm____volatile__(POPR20nt);
__asm____volatile__(POPR19nt);
__asm____volatile__(POPR18nt);
__asm____volatile__(POP__tmp_reg__nt);//SERG出棧并恢復(fù)
__asm____volatile__(OUT__SREG__,__tmp_reg__nt);//
__asm____volatile__(POP__tmp_reg__nt);//R0出棧
__asm____volatile__(POP__zero_reg__nt);//R1出棧
//中斷時出棧完成
__asm____volatile__(CLInt);//關(guān)中斷
__asm____volatile__(SBRCR16,1nt);//SBRC當(dāng)寄存器位為0剛跳過下一條指令
//檢查是在調(diào)度時，是否有中斷要求任務(wù)調(diào)度0x02是中斷要求調(diào)度的標(biāo)志位
__asm____volatile__(RJMPOSSchednt);//重新調(diào)度
__asm____volatile__(LDIR16,0x00nt);
//清除中斷要求任務(wù)切換的標(biāo)志位,清除正在任務(wù)切換標(biāo)志位
__asm____volatile__(RETInt);//返回并開中斷
}


//從中斷退出并進行調(diào)度
voidIntSwitch(void)
{
//當(dāng)中斷無嵌套，并且沒有在切換任務(wù)的過程中，直接進行任務(wù)切換
if(OSCoreState==0x02IntNum==0)
{
//進入中斷時，已經(jīng)保存了SREG和R0,R1,R18~R27,R30,R31
__asm____volatile__(POPR31nt);//去除因調(diào)用子程序而入棧的PC
__asm____volatile__(POPR31nt);
__asm____volatile__(LDIR16,0x01nt);
//清除中斷要求任務(wù)切換的標(biāo)志位,設(shè)置正在任務(wù)切換標(biāo)志位
__asm____volatile__(RJMPInt_OSSchednt);//重新調(diào)度
}
}

//任務(wù)延時
voidOSTimeDly(unsignedintticks)
{
if(ticks)//當(dāng)延時有效
{
OSRdyTbl=~(0x01OSTaskRunningPrio);
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched();//從新調(diào)度
}
}



voidTCN0Init(void)//計時器0
{
TCCR0=0;
TCCR0|=(1CS02);//256預(yù)分頻
TIMSK|=(1TOIE0);//T0溢出中斷允許
TCNT0=100;//置計數(shù)起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
IntNum++;//中斷嵌套+1
sei();//在中斷中，重開中斷

unsignedchari,j=0;
for(i=0;iOS_TASKS;i++)//任務(wù)時鐘
{
if(TCB[i].OSWaitTick)
{
TCB[i].OSWaitTick--;
if(TCB[i].OSWaitTick==0)//當(dāng)任務(wù)時鐘到時,必須是由定時器減時的才行
{
OSRdyTbl|=(0x01i);//使任務(wù)可以重新運行
OSCoreState|=0x02;//要求任務(wù)切換的標(biāo)志位
}
}
}
TCNT0=100;
cli();
IntNum--;//中斷嵌套-1
IntSwitch();//進行任務(wù)調(diào)度
}

voidTask0()
{
unsignedintj=0;
while(1)
{
PORTB=j++;
OSTimeDly(50);
}
}

voidTask1()
{
unsignedintj=0;
while(1)
{
PORTC=j++;
OSTimeDly(20);
}
}

voidTask2()
{
unsignedintj=0;
while(1)
{
PORTD=j++;
OSTimeDly(5);
}
}



voidTaskScheduler()
{
OSSched();
while(1)
{
//OSSched();//反復(fù)進行調(diào)度
}
}


intmain(void)
{
TCN0Init();
OSRdyTbl=0;
IntNum=0;
OSTaskCreate(Task0,Stack[99],0);
OSTaskCreate(Task1,Stack[199],1);
OSTaskCreate(Task2,Stack[299],2);
OSTaskCreate(TaskScheduler,Stack[399],OS_TASKS);
OSStartTask();
}

第八篇:占先式內(nèi)核(完善的服務(wù))

如果將前面所提到的占先式內(nèi)核和協(xié)作式內(nèi)核組合在一起，很容易就可以得到一個功能較為完善的占先式內(nèi)核，它的功能有：
1,掛起和恢復(fù)任務(wù)
2,任務(wù)延時
3,信號量(包括共享型和獨占型)
另外，在本例中，在各個任務(wù)中加入了從串口發(fā)送任務(wù)狀態(tài)的功能。


#includeavr/io.h>
#includeavr/Interrupt.h>
#includeavr/signal.h>
unsignedcharStack[400];

registerunsignedcharOSRdyTblasm(r2);//任務(wù)運行就緒表
registerunsignedcharOSTaskRunningPrioasm(r3);//正在運行的任務(wù)
registerunsignedcharIntNumasm(r4);//中斷嵌套計數(shù)器
//只有當(dāng)中斷嵌套數(shù)為0，并且有中斷要求時，才能在退出中斷時，進行任務(wù)調(diào)度
registerunsignedcharOSCoreStateasm(r16);//系統(tǒng)核心標(biāo)志位,R16編譯器沒有使用
//只有大于R15的寄存器才能直接賦值例LDIR16,0x01
//0x01正在任務(wù)切換0x02有中斷要求切換

#defineOS_TASKS3//設(shè)定運行任務(wù)的數(shù)量
structTaskCtrBlock
{
unsignedintOSTaskStackTop;//保存任務(wù)的堆棧頂
unsignedintOSWaitTick;//任務(wù)延時時鐘
}TCB[OS_TASKS+1];

//防止被編譯器占用