一種嵌入式微調度器的實現(xiàn)方法

　　3.2.2 任務調度算法及實現(xiàn)

　　這種算法已在16位單片機Motorola MC9S12DP256B和8位單片機AT89C52上實現(xiàn)。一些與硬件相關的算法，主要給出在MC9S12DP256B上的算法實現(xiàn)。

　?、俳⑷蝿誒s_Task_Create()算法。任務創(chuàng)建函數(shù)代碼如下：

　　該程序表示了系統(tǒng)建立任務的過程。如上節(jié)所述每個任務對應一個優(yōu)先級，所以任務ID也可表示任務的優(yōu)先級。建立任務的過程就是，把任務控制塊數(shù)組的任務人口地址對應ID(即任務優(yōu)先級)的任務控制塊的任務入口地址指向任務函數(shù)的地址，并初始化該任務的任務堆棧。

　?、谌蝿?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/調度算法">調度算法的功能是找到當前就緒列表中優(yōu)先級最高的任務，并把這個任務切換到運行狀態(tài)。在任務控制塊列表中使用任務在列表中的相對位置表示優(yōu)先級的高低，并不需要實際地對任務優(yōu)先級進行比較。算法流程如圖1所示。

　　從任務控制塊隊列的頭部(即任務優(yōu)先級為0的任務)開始依次檢查任務就緒標志(os_tcb．state)，如果當前任務標志≠1，表示當前任務為非就緒狀態(tài)，繼續(xù)檢查下一優(yōu)先級的任務。如果當前任務標志為1，則找到最高優(yōu)先級任務退出循環(huán)，調用任務調度函數(shù)進行任務狀態(tài)切換。

　　任務的調度算法如下：

　　任務級切換函數(shù)需要改變程序計數(shù)器(PC)，所以必須通過軟中斷實現(xiàn)。在軟中斷服務函數(shù)中改變當前運行任務的TCB指針到最高優(yōu)先級就緒任務，執(zhí)行中斷返回指令在新的任務堆棧中彈出最高優(yōu)先級任務的PSW和PC指針，從而完成任務切換。

　　③任務狀態(tài)轉換主要是激活任務os_Task_Active()、掛起任務os_Task_Suspend()和延遲任務os_Task_Delay()。掛起任務使任務進入掛起狀態(tài)，延遲任務使任務進入等待狀態(tài)，而激活任務函數(shù)可以使任務從掛起狀態(tài)或者等待狀態(tài)直接進入就緒狀態(tài)。任務的狀態(tài)由任務控制塊中的任務狀態(tài)字(os_tcb．state)給出。當os_tcb．state=1時表示任務進入就緒狀態(tài)；當os_tcb．state=0時表示任務處于掛起狀態(tài)；當os_tcb．state>1時表示任務等待os_tcb．state-1個系統(tǒng)時鐘間隔之后進入就緒狀態(tài)。任務狀態(tài)切換示意圖如圖2所示。

　?、苡捎谶@些中低端的儀器儀表每個任務的執(zhí)行時間都比較短，為了避免優(yōu)先級反轉和死鎖，采用非搶占式調度方式，進入就緒態(tài)的任務必須在當前任務執(zhí)行完成后才能被調度。調度時處于就緒表中優(yōu)先級最高的任務進入運行。

　　3.2.3 調度算法的時鐘驅動

　　時間驅動需要硬件提供時鐘節(jié)拍來實現(xiàn)任務的定時。時鐘節(jié)拍信號源可以是專門的硬件定時器，比如AT89C52中的Timer2。也可以使用其他更精確的方式提供系統(tǒng)時鐘節(jié)拍。在這里使用MC9S12DP256B捕獲器的第7個通道來實現(xiàn)，時鐘中斷處理函數(shù)如下：

　　#pragma CODE_SEG DEFAULT在MC9S12DP256B的捕獲器中有一個自動增長主時鐘，每一個硬件周期驅動TCNT十1，并與TC7相比較。設置TC7=TCNT+OS_TICK_OC_CNTS(在系統(tǒng)配置文件中定義)，當度過OS_TICK_OC_CNTS個硬件周期時，TCNT=TC7則產(chǎn)生中斷。在中斷中調用系統(tǒng)時鐘節(jié)拍函數(shù)提供精確的系統(tǒng)時鐘節(jié)拍，并再次初始化TC7=TCNT+OS_TICK_OC_CNTS，產(chǎn)生下一個時鐘節(jié)拍。

　　系統(tǒng)時鐘節(jié)拍函數(shù)自動檢查每個被延遲的任務，當任務的延遲周期結束后，自動將任務切換到就緒狀態(tài)。具體算法如下：

　?、購娜蝿湛刂茐K列表頭部開始順序檢查各任務狀態(tài)字，將所有延遲任務的任務狀態(tài)字減1。

　?、诋斍把舆t任務的狀態(tài)字變?yōu)?時，該任務延時結束，置就緒任務列表改變標志位。

　?、刍謴捅恢袛嗳蝿諣顟B(tài)，返回中斷。

　　系統(tǒng)時鐘驅動代碼如下：

　　結 語

　　本文提出的任務調度算法是一個應用于智能儀表系統(tǒng)的中間件，目的是良好地管理CPU資源，提供方便的用戶應用接口，具有良好的可移植性、時間性能和空間性能。在具有大量周期性任務的輕量級智能儀表的應用中，性能和易用性的提高是非常明顯的。該算法已經(jīng)成功應用于車載智能儀表的圖形操作系統(tǒng)中。