OSII操作系统分析

把“选择项”传给 任务的识别码，保留未用 任务控制块 OS_TCBs 的双向链接
#if ((OS_Q_EN>0) && (OS_MAX_QS > 0)) || (OS_MBOX_EN >0) void #endif INT16U INT8U INT8U INT8U INT8U INT8U INT8U #if OS_TASK_DEL_EN BOOLEAN #endif } OS_TCB;
表示该任务是否需要删除自身
任务控制块初始化函数 OS_TCBInit()
函数 OstaskCreate() 、 OstaskCreateExt() 中调用
INT8U OS_TCBInit ( INT8U prio, OS_STK *ptos, OS_STK *pbos, INT16U id, INT32U stk_size, void *pext, INT16U opt ) { OS_ENTER_CRITICAL(); ptcb = OSTCBFreeList; /* Get a free TCB from the free TCB list */ if (ptcb != (OS_TCB *)0) { OSTCBFreeList = ptcb->OSTCBNext; /* Update pointer to free TCB list */ OS_EXIT_CRITICAL(); ptcb->OSTCBStkPtr = ptos; /* Load Stack pointer in TCB */ ptcb->OSTCBPrio = (INT8U)prio; /* Load task priority into TCB */ ptcb->OSTCBStat = OS_STAT_RDY; /* Task is ready to run */ ptcb->OSTCBDly = 0; …… }
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µC/OS-II 任务控制块
typedef struct os_tcb { OS_STK void 展 OS_STK INT32U INT16U OSTaskCreateExt() INT16U #endif struct os_tcb *OSTCBNext; struct os_tcb *OSTCBPrev; #if OS_EVENT_EN OS_EVENT
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*OSTCBStkPtr; *OSTCBExtPtr;
指向当前任务栈顶的指针 指向用户定义的任务控制块扩 指向任务栈底的指针 栈中可容纳的指针元数
#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN>0
*OSTCBStkBottom; OSTCBStkSize; OSTCBOpt; OSTCBId;
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} }
2.3 任务控制块（ TCB ）
•OS_TCB 保存任务的相关参数
– 包括任务堆栈指针，状态，优 先级，任务表位置，任务链表 指针等。 TCB 结构
链表指针 任务 ID 任务状态 任务优先级 任务上下文
•所有的任务控制块分别属于 两条链表
– 空闲 TCB 表：单向链表，与系 统最大任务数有关 – 就绪链表：双向链表
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Alternate Structure
void YourTask (void *pdata) { /* 用户代码 */ OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); }
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范例 1
void main(void) { PC_DispClrScr(DISP_FGND_WHITE + DISP_BGND_BLACK); //Clear the screen (1) OSInit(); // Initialize uC/OS-II (2) PC_DOSSaveReturn(); // Save environment to return to DOS (3) PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw); (4) RandomSem = OSSemCreate(1); OSTaskCreate(TaskStart, (void *)0, (void *) &TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1], 0); OSStart(); } (5) (6) (7)
• 其中 0 为最高优先级 • 静态分配优先级，但为了消除优先级翻转，支持动态优先级
– 可剥夺实时多任务内核
• 事件驱动：非轮询
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µ C/OS 的非功能性特点（一）
•可移植性（ Portable ） •可裁剪（ Scalable ）
– 通过条件编译（＃ define ）实现
• 典型的任务是一个无限循环。
void mytask(void *pdata) { for (;;) { do something; waiting; // 挂起， os 调度器将调度其他任务执行 ！ do something; } }
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Task Structure
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µ C/OS-II 的优先级反转
• 优先级继承和优先级天花板都需要支持同 优先级，而 C/OS 不支持同级。 ∀ µ C/OS-II 采用化解优先级翻转 ∀ µ C/OS 使用互斥信号量 mutex 采用类似优 先级继承机制，化解优先级翻转
– 将低优先级任务的优先级提升到略高于等待 mutex 的高优先级任务的优先级 – 避免了优先级继承协议中的优先级提升开销。
µ C/OS-Ⅱ 分析
李曦 llxx@ infolab@tc
本节提要
1 µ C/OS-Ⅱ 简介 2 µ C/OS-Ⅱ 内核结构 3 4 5 6 µ C/OS-Ⅱ 任务管理 µ C/OS-Ⅱ 时间管理 µ C/OS-Ⅱ 任务通信与同步
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µ C/OS-Ⅱ 内存管 理 µ C/OS-Ⅱ 移植
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void TaskStart (void *data) { Prevent compiler warning by assigning ‘data’ to itself; Display banner identifying this as EXAMPLE #1; OS_ENTER_CRITICAL(); PC_VectSet(0x08, OSTickISR); PC_SetTickRate(200); OS_EXIT_CRITICAL(); OSStatInit(); //Initialize the statistic task (4) (2) (3)
•多任务
µ C/OS-II 可以管理 64 个任务
•目前这一版本保留 8 个给系统，应用程序最多可以有 56 个任务 。
•占先式（ Preemptive ）
– 运行处于就绪状态下优先级最高的任务 µ C/OS-Ⅱ 不支持时间片轮番调度法。
• 应用程序中各任务的优先级必须互不相同。
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µ C/OS 中的任务
∀ µ C/OS –II 2.5 版本支持 64 个任务，每个任务一 个特定的优先级。优先级越高，数字越小。
– – 系统占用了 8 个任务，保留优先级为 0 、 1 、 2 、 3 OS_LOWEST_PRIO-3 、 OS_LOWEST_PRIO-2 、 OS_LOWEST_PRIO-1 、 OS_LOWEST_PRIO-0 。
中断可以使正在执行的任务暂时挂起。 如果优先级更高的任务被该中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌 套全部退出后立即执行，中断嵌套层数可达 255 层。
可固化（ ROMable ） 稳定性与可靠性
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本节提要
1 µ C/OS-Ⅱ 简介 2 µ C/OS-Ⅱ 内核结构 3 4 5 6 µ C/OS-Ⅱ 任务管理 µ C/OS-Ⅱ 时间管理 µ C/OS-Ⅱ 任务通信与同步
void YourTask (void *pdata) (1) { for (;;) { (2) /* 用户代码 */ 调用 uC/OS-II 的某种系统服务（将自己挂起） : OSMboxPend(); OSQPend(); OSSemPend(); OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); OSTimeDly(); OSTimeDlyHMSM(); /* 用户代码 */ llxx@
• 优先级天花板（ Priority ceiling ）协议
–将占有者的优先级升至所有使用该信号量的任务的最高 优先级 –互斥信号量的优先级天花板在创建该信号量时指定 –可能影响中间优先级任务的实时性
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∀ µ C/OS-II 采用互斥信号量化解优先级翻转
优先级继承
主任 务
任 务 1
任 务 n
LCD 初始化 LCD_Init()
用户 程序
……
装载字库 LoadFont()
调用系统配置文件 LoadConfigSys
ห้องสมุดไป่ตู้消息 处理
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任务
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任务的状态
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µ C/OS-Ⅱ 移植
µ C/OS-II 的文件结构
H
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操作系统的启动和运行过程
嵌入式控制器硬件 初始化 ARMTargetInit () 启动多任务调 度 OSStart()
操作系统初始 化 OSInit()
初始化用户界 面、时钟 initOSGUI() InitRtc() 创建任务 OSTaskCreate ()