uc\\os-II 操作系統(tǒng)

本文面向首次接觸uC/OS-II的程序員，為他們介紹一下這個(gè)系統(tǒng)的一些基本特征和編程上的注意事項(xiàng)，并介紹幾個(gè)值得了解的API。本文作者已經(jīng)成功的將uC/OS-II移植到幾種不同CPU之上。包括EPSON S1C33和Sunplus unSP?等，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在愿意和朋友們分享這些經(jīng)歷。希望本文的資料對(duì)于希望使用這個(gè)系統(tǒng)來開發(fā)的朋友有所幫助，作者樂意與您分享任何您成功的喜悅。

This passage is written for the basic programmers who are first developed with the uC/OS-II real time OS。I will talk about the basic structure of this system。And I will discuss how to use some of the useful API。I will also discuss the imp of the mutilty-tasking in uC/OS-II。

(一) uC/OS-II 簡介

uC/OS-II是一種基于優(yōu)先級(jí)的可搶先的硬實(shí)時(shí)內(nèi)核。自從92年發(fā)布以來，在世界各地都獲得了廣泛的應(yīng)用，它是一種專門為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的內(nèi)核，目前已經(jīng)被移植到40多種不同結(jié)構(gòu)的CPU上，運(yùn)行在從8位到64位的各種系統(tǒng)之上。尤其值得一提的是，該系統(tǒng)自從2.51版本之后，就通過了美國FAA認(rèn)證，可以運(yùn)行在諸如航天器等對(duì)安全要求極為苛刻的系統(tǒng)之上。鑒于uC/OS-II可以免費(fèi)獲得代碼，對(duì)于嵌入式RTOS而言，選擇uC/OS無疑是最經(jīng)濟(jì)的選擇。

(二) uC/OS-II　應(yīng)用程序基本結(jié)構(gòu)

應(yīng)用uC/OS-II，自然要為它開發(fā)應(yīng)用程序，下面論述基于uC/OS-II的應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)以及注意事項(xiàng)。

每一個(gè)uC/OS-II應(yīng)用至少要有一個(gè)任務(wù)。而每一個(gè)任務(wù)必須被寫成無限循環(huán)的形式。以下是推薦的結(jié)構(gòu)：

void task ( void* pdata )

{

INT8U err;

InitTimer(); // 可選

For( ;; )

{

// 你的應(yīng)用程序代碼

…….

……..

OSTimeDly(1); // 可選

}

}

以上就是基本結(jié)構(gòu)，至于為什么要寫成無限循環(huán)的形式呢?那是因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)為每一個(gè)任務(wù)保留一個(gè)堆?？臻g，由系統(tǒng)在任務(wù)切換的時(shí)候換恢復(fù)上下文，并執(zhí)行一條reti 指令返回。如果允許任務(wù)執(zhí)行到最后一個(gè)花括號(hào)(那一般都意味著一條ret指令)的話，很可能會(huì)破壞系統(tǒng)堆棧空間從而使應(yīng)用程序的執(zhí)行不確定。換句話說，就是“跑飛”了。所以，每一個(gè)任務(wù)必須被寫成無限循環(huán)的形式。程序員一定要相信，自己的任務(wù)是會(huì)放棄CPU使用權(quán)的，而不管是系統(tǒng)強(qiáng)制(通過ISR)還是主動(dòng)放棄(通過調(diào)用OS API)。

現(xiàn)在來談?wù)撋厦娉绦蛑械腎nitTimer()函數(shù)，這個(gè)函數(shù)應(yīng)該由系統(tǒng)提供，程序員有義務(wù)在優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)內(nèi)調(diào)用它而且不能在for循環(huán)內(nèi)調(diào)用。注意，這個(gè)函數(shù)是和所使用的CPU相關(guān)的，每種系統(tǒng)都有自己的Timer初始化程序。在uC/OS-II的幫助手冊(cè)內(nèi)，作者特地強(qiáng)調(diào)絕對(duì)不能在OSInit()或者OSStart()內(nèi)調(diào)用Timer初始化程序，那會(huì)破壞系統(tǒng)的可移植性同時(shí)帶來性能上的損失。所以，一個(gè)折中的辦法就是象上面這樣，在優(yōu)先級(jí)最高的程序內(nèi)調(diào)用，這樣可以保證當(dāng)OSStart()調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)部函數(shù)OSStartHighRdy()開始多任務(wù)后，首先執(zhí)行的就是Timer初始化程序。或者專門開一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，只做一件事情，那就是執(zhí)行Timer初始化，之后通過調(diào)用OSTaskSuspend()將自己掛起來，永遠(yuǎn)不再執(zhí)行。不過這樣會(huì)浪費(fèi)一個(gè)TCB空間。對(duì)于那些RAM吃緊的系統(tǒng)來說，還是不用為好。

2006-7-23 21:55 lanso

(三) 一些重要的uC/OS-II API介紹

任何一個(gè)操作系統(tǒng)都會(huì)提供大量的API供程序員使用，uC/OS-II也不例外。由于uC/OS-II面向的是嵌入式開發(fā)，并不要求大而全，所以內(nèi)核提供的API也就大多和多任務(wù)息息相關(guān)。主要的有以下幾類：

1)任務(wù)類

2)消息類

3)同步類

4)時(shí)間類

5)臨界區(qū)與事件類

我個(gè)人認(rèn)為對(duì)于初級(jí)程序員而言，任務(wù)類和時(shí)間類是必須要首先掌握的兩種類型的API。下面我就來介紹比較重要的：

1) OSTaskCreate函數(shù)

這個(gè)函數(shù)應(yīng)該至少再main函數(shù)內(nèi)調(diào)用一次，在OSInit函數(shù)調(diào)用之后調(diào)用。作用就是創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)。目前有四個(gè)參數(shù)，分別是任務(wù)的入口地址，任務(wù)的參數(shù)，任務(wù)堆棧的首地址和任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。調(diào)用本函數(shù)后，系統(tǒng)會(huì)首先從TCB空閑列表內(nèi)申請(qǐng)一個(gè)空的TCB指針，然后將會(huì)根據(jù)用戶給出參數(shù)初始化任務(wù)堆棧，并在內(nèi)部的任務(wù)就緒表內(nèi)標(biāo)記該任務(wù)為就緒狀態(tài)。最后返回，這樣一個(gè)任務(wù)就創(chuàng)建成功了。

2) OSTaskSuspend函數(shù)

這個(gè)函數(shù)很簡單，一看名字就該明白它的作用，它可以將指定的任務(wù)掛起。如果掛起的是當(dāng)前任務(wù)的話，那么還會(huì)引發(fā)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)切換先導(dǎo)函數(shù)OSShed來進(jìn)行一次任務(wù)切換。這個(gè)函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，那就是指定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。那為什么是優(yōu)先級(jí)呢?事實(shí)上在系統(tǒng)內(nèi)部，優(yōu)先級(jí)除了表示一個(gè)任務(wù)執(zhí)行的先后次序外，還起著分別每一個(gè)任務(wù)的作用，換句話說，優(yōu)先級(jí)也就是任務(wù)的ID。所以u(píng)C/OS-II不允許出現(xiàn)相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。

3) OSTaskResume函數(shù)

這個(gè)函數(shù)和上面的函數(shù)正好相反，它用于將指定的已經(jīng)掛起的函數(shù)恢復(fù)成就緒狀態(tài)。如果恢復(fù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前任務(wù)，那么還為引發(fā)一次任務(wù)切換。其參數(shù)類似OSTaskSuspend函數(shù)，為指定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。需要特別說明是，本函數(shù)并不要求和OSTaskSuspend函數(shù)成對(duì)使用。

4) OS_ENTER_CRITICAL宏

很多人都以為它是個(gè)函數(shù)，其實(shí)不然，仔細(xì)分析一下OS_CPU.H文件，它和下面馬上要談到的OS_EXIT_CRITICAL都是宏。他們都是涉及特定CPU的實(shí)現(xiàn)。一般都被替換為一條或者幾條嵌入式匯編代碼。由于系統(tǒng)希望向上層程序員隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，故而一般都宣稱執(zhí)行此條指令后系統(tǒng)進(jìn)入臨界區(qū)。其實(shí)，它就是關(guān)個(gè)中斷而已。這樣，只要任務(wù)不主動(dòng)放棄CPU使用權(quán)，別的任務(wù)就沒有占用CPU的機(jī)會(huì)了，相對(duì)這個(gè)任務(wù)而言，它就是獨(dú)占了。所以說進(jìn)入臨界區(qū)了。這個(gè)宏能少用還是少用，因?yàn)樗鼤?huì)破壞系統(tǒng)的一些服務(wù)，尤其是時(shí)間服務(wù)。并使系統(tǒng)對(duì)外界響應(yīng)性能降低。

5) OS_EXIT_CRITICAL宏

這個(gè)是和上面介紹的宏配套使用另一個(gè)宏，它在系統(tǒng)手冊(cè)里的說明是退出臨界區(qū)。其實(shí)它就是重新開中斷。需要注意的是，它必須和上面的宏成對(duì)出現(xiàn)，否則會(huì)帶來意想不到的后果。最壞的情況下，系統(tǒng)會(huì)崩潰。我們推薦程序員們盡量少使用這兩個(gè)宏調(diào)用，因?yàn)樗麄兊拇_會(huì)破壞系統(tǒng)的多任務(wù)性能。