精簡uC/OS-II-嵌入式微系統(tǒng)連載之十

　　uC/OS-II是最早進(jìn)入國內(nèi)的一款開源RTOS，因?yàn)榇a開源，又有配套的書籍，加上不大的代碼量，在嵌入式群體中最為流行。在寫“實(shí)用單片機(jī)系統(tǒng)”第一版之后，就接觸了uC/OS-II，雖然大致的明白其工作原理，但一直似懂非懂，尤其有太多的宏定義，嚴(yán)重的干擾了源碼的閱讀，加上RTOS帶來太多的概念，而這些概念都沒有實(shí)際用過，不知道如何應(yīng)用，并且聽說有很多陷阱，所以心里有些空，把握不住風(fēng)險(xiǎn)，一直都回避RTOS。高頻機(jī)開發(fā)的后期，菜單界面編程的復(fù)雜性嚴(yán)重的干擾了業(yè)務(wù)邏輯，逼迫我設(shè)計(jì)msOS的時(shí)候，考慮把業(yè)務(wù)邏輯與菜單界面分離開，這必須要引入RTOS，而uC/OS-II因?yàn)閺V為人知又相對簡單一些，所以選擇了uC/OS-II。

　　這一次正式選用uC/OS-II，必須要深入理解透徹每一個(gè)細(xì)節(jié)，否則因?yàn)樽约簩C/OS-II的理解不到位，尤其是任務(wù)之間的通訊等細(xì)節(jié)問題引起的缺陷可能讓自己的項(xiàng)目失敗，這是不可接受的，所以參考書籍仔細(xì)的閱讀源碼，然而一接觸這個(gè)源碼，就讓我犯暈，uC/OS-II為了實(shí)現(xiàn)可配置、可裁減，運(yùn)用了大量的宏定義，考慮到各種情況，這嚴(yán)重的干擾了我的閱讀，同時(shí)也有很多網(wǎng)友向我反應(yīng)類似的問題，因?yàn)橐私鈛C/OS-II的核心原理，卻經(jīng)常被很多沒用的源碼干擾，他們迫切需要一份簡單、清晰的源碼，于是我決定先弄出一份可以清晰閱讀的源碼來。

　　第一步，去掉了絕大部分跟內(nèi)核無關(guān)的事件管理功能，比如信號量、互斥型信號量、事件標(biāo)志組、消息郵箱、內(nèi)存管理這幾個(gè)功能，只保留了msOS今后需要用到的時(shí)間管理、消息隊(duì)列功能，這樣一來，幾乎就剩下內(nèi)核部分源碼，閱讀大大簡化了，系統(tǒng)基本上沒有什么宏定義了，下圖為uC/OS-II的頭文件，非常簡單，只需要定義三個(gè)宏定義：任務(wù)數(shù)、事件數(shù)和消息隊(duì)列數(shù)，對于msOS來說，默認(rèn)就是2、1、1，模式化了，不需要改變。

　　第二步，進(jìn)一步去掉用不上的功能函數(shù)，比如時(shí)間管理中只保留OSTimeDly函數(shù)，消息隊(duì)列中只保留創(chuàng)建隊(duì)列、發(fā)送消息、等待消息三個(gè)必須要用的函數(shù)。任務(wù)管理中只保留了普通的創(chuàng)建任務(wù)函數(shù)，其它的刪除任務(wù)，掛起任務(wù)等都刪除了，因?yàn)閙sOS中不可能用到刪除任務(wù)，掛起任務(wù)這些函數(shù)，放著除了干擾我之外，沒有別的作用。這樣一來，基本上就沒有多少宏定義了，代碼較容易看懂了，下圖為前兩步精簡后的uC/OS-II接口函數(shù)。

　　第三步，因?yàn)槟軌蚩炊a，就越覺得msOS不需要uC/OS-II這么多復(fù)雜的功能，比如msOS一般來說只需要兩個(gè)任務(wù)即可，uC/OS-II卻支持64個(gè)任務(wù)，因?yàn)橹С?4個(gè)任務(wù)，需要一個(gè)8*8bit的就緒表，為了實(shí)現(xiàn)快速查找最高優(yōu)先級任務(wù)，需要一個(gè)算法和一個(gè)256字節(jié)的查找表，雖然這些不是很復(fù)雜，但卻把很多人搞的稀里糊涂的，比較繞，嚴(yán)重的干擾了內(nèi)核的閱讀理解，所以要降低任務(wù)，只需要支持8個(gè)即可，對于msOS來說，8個(gè)都已經(jīng)太多了，完全滿足了，而實(shí)際的項(xiàng)目，一般都是幾個(gè)任務(wù)即可，不建議大家開太多的任務(wù)，這樣嚴(yán)重影響效率，并且各個(gè)任務(wù)之間通訊，訪問資源等都容易引起很多沖突，理解不準(zhǔn)確會導(dǎo)致一系列問題。

　　下圖為msOS雙任務(wù)查找表，數(shù)組中只有4個(gè)數(shù)據(jù)。實(shí)際上因?yàn)閙sOS只有兩個(gè)任務(wù)，MenuTask是永恒最低任務(wù)存在，只要LogicTask激活，就馬上執(zhí)行LogicTask，處理完后再退到MenuTask，所以只需要識別LogicTask即可，根本不需要算法中的查找表，只是為了保留與uC/OS-II統(tǒng)一，預(yù)留擴(kuò)展8個(gè)任務(wù)，所以還保留了任務(wù)查找表風(fēng)格。

　　第四步，因?yàn)橹挥?個(gè)任務(wù)，而uC/OS-II默認(rèn)有兩個(gè)內(nèi)部任務(wù)：統(tǒng)計(jì)任務(wù)與空閑任務(wù)，所以需要去掉這兩個(gè)任務(wù)，msOS中必須要有業(yè)務(wù)邏輯與菜單界面兩個(gè)任務(wù)，優(yōu)先級最低的任務(wù)是菜單界面，這樣還有6個(gè)任務(wù)可以供額外使用，6個(gè)已經(jīng)足夠了，非特別情況下，不建議用。

　　第五步，uC/OS-II的任務(wù)塊和事件塊是采用鏈表結(jié)構(gòu)的，可以動(dòng)態(tài)增刪，但這一點(diǎn)對于絕大部分項(xiàng)目來說，沒有意義，尤其是對msOS來說，根本就不需要?jiǎng)討B(tài)的，于是把鏈表結(jié)構(gòu)改成數(shù)組結(jié)構(gòu)，這樣非常容易看懂，也節(jié)省資源。

　　第六步，按C#語言風(fēng)格標(biāo)準(zhǔn)化，跟msOS統(tǒng)一編程風(fēng)格。

　　通過以上六步操作操作之后，uC/OS-II非常簡單明了，只有os.c、os.h和os_a.asm三個(gè)文件，os.c中只有寥寥15個(gè)函數(shù)，os_a.asm中只有4個(gè)匯編函數(shù)?？紤]到擴(kuò)展性，還是保留了uC/OS-II的一些影子，其實(shí)若再精簡下去，可能就只剩下一個(gè)內(nèi)核切換，msOS只需要兩個(gè)任務(wù)即可，完全可以精簡到跟uC/OS-II無關(guān)了。