uCOS51任务调度工作原理
uCOS51移植心得
uCOS51移植心得
移植uCOS-III到8051平台需要做以下几个步骤：
1.选择适合的uCOS版本：由于8051平台资源有限，需要选择适合的uCOS版本。
一般来说，uCOS-II更适合8051平台，因为它的代码量较小，资源要求较低。
2.编写硬件抽象层（HAL）：8051平台的硬件资源和处理能力较弱，需要在uCOS上面进行硬件抽象，提供与8051硬件相关的接口函数。
这些接口函数包括时钟、中断、任务切换等操作。
3.适配任务堆栈：uCOS需要为每个任务分配一块堆栈空间，因此需要针对8051的内存结构进行适配，保证每个任务的堆栈空间不会超出8051的寄存器能力。
4.适配时钟节拍：uCOS需要一个定时器来提供时钟节拍，因此需要适配8051的定时器，并编写中断处理函数来触发uCOS的任务调度。
5.适配中断处理：8051的中断机制与其他平台有所不同，需要编写中断处理函数来处理8051的中断事件，并将其与uCOS的任务调度结合起来。
6.测试和调试：移植完成后，需要进行测试和调试，验证移植的正确性和稳定性。
在移植过程中，需要具备8051平台的硬件知识和uCOS的软件知识，同时需要具备较强的调试能力，以确保移植的成功和稳定性。
51单片机原理
51单片机原理
51单片机原理介绍
51单片机是一种常用的微控制器，它采用哈佛结构体系，通
过处理和控制数据和信号来完成各种任务。
下面将介绍51单
片机的基本原理。
1. 架构
51单片机采用8位的数据总线，具有以8051内核为基础的架构。
它包括存储器、中央处理单元（CPU）、输入/输出端口、定时器/计数器和串行通信接口等组件。
2. 存储器
51单片机内部包括片内ROM和RAM。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据。
51单片机可以通过访问存储器来读
取和写入数据。
3. 中央处理单元（CPU）
51单片机的CPU是它的核心部件，负责执行指令和控制各个
组件的操作。
它包括累加寄存器、程序计数器、指令寄存器、标志寄存器等。
4. 输入/输出端口
51单片机具有多个输入/输出端口，用于与外部设备进行通信。
它可以接收来自外部设备的输入信号，并且可以输出信号给外部设备。
5. 定时器/计数器
51单片机内部包含多个定时器/计数器，它们可以用来产生和测量时间间隔。
通过配置这些定时器/计数器，可以实现连接传感器、驱动电机等功能。
6. 串行通信接口
51单片机具备串行通信接口，可以通过串口与外部设备进行通信。
这使得它可以实现与计算机之间的数据传输、与其他单片机之间的通信等功能。
总结：
51单片机是一种高度集成的微控制器，具有强大的处理和控制能力。
它的架构包括存储器、CPU、输入/输出端口、定时器/计数器和串行通信接口等组件。
通过合理配置和编程，可以实现各种功能和应用。
ucos多任务调度的基本原理
ucos多任务调度的基本原理题目：ucos多任务调度的基本原理引言：在嵌入式系统中，任务调度是一个重要而复杂的问题。
为了实现多任务的并发执行，实时操作系统（RTOS）ucos提供了一种成熟而高效的多任务调度方案。
本文将介绍ucos多任务调度的基本原理，包括任务管理、任务优先级、时间片轮转和中断处理等方面，以帮助读者更好地理解和应用ucos。
一、任务管理在ucos中，任务是系统中最基本的执行单位。
ucos的任务管理分为任务创建、任务删除和任务切换几个步骤。
1. 任务创建：ucos通过函数OSTaskCreate来创建任务。
该函数包括了任务的入口函数、任务的堆栈大小和任务的优先级等参数。
在任务创建过程中，ucos为任务分配堆栈空间，并把任务插入到任务就绪表中。
2. 任务删除：当任务完成了它的工作或者不再需要执行时，可以通过函数OSTaskDel来删除任务。
任务删除时，ucos会释放任务占用的资源，并将任务从任务就绪表中移除。
二、任务优先级ucos支持任务的优先级调度，即不同优先级的任务有不同的执行顺序。
优先级越高的任务会先于优先级较低的任务执行。
1. 任务优先级范围：ucos的任务优先级范围是0到ucos最大任务数减1（通常为256）。
优先级为0的任务为最高优先级任务，优先级为ucos 最大任务数减1的任务为最低优先级任务。
2. 任务的优先级设置：任务的优先级可以在任务创建的时候通过函数OSTaskCreate来设置，也可以在运行时通过函数OSTaskChangePrio来修改。
3. 任务的优先级比较和切换：ucos将优先级比较和任务切换过程放在了任务调度中，当有多个任务就绪时，ucos会选择优先级最高的任务执行。
任务调度过程是由ucos内核中的调度器负责的。
三、时间片轮转在ucos中，为了保证不同优先级任务的公平性和实时性，采用了时间片轮转的调度算法。
1. 时间片：时间片是指任务在一次调度中执行的时间。
51单片机工作原理
51单片机工作原理
51单片机是一种常用的微控制器，其工作原理主要包括以下
几个方面。
1. 总线结构：51单片机内部包含三条总线，分别是数据总线、地址总线和控制总线。
这些总线连接着各个功能模块，实现数据和地址的传输以及控制信号的传递。
2. CPU核心：51单片机采用哈佛结构，具有一个8位的CPU
核心。
CPU核心包括指令执行单元、寄存器、时钟模块等，
负责指令的解码和执行、数据的处理等操作。
3. 存储器：51单片机内部包含存储器单元，包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM存储了程序代码和
常量数据，RAM用于存储运行时需要的变量和临时数据。
4. 外设接口：51单片机具有多个外设接口，如串口、定时器、IO口等。
这些接口可以与外部设备进行通信和控制，扩展了
单片机的功能。
5. 中断系统：51单片机内置中断系统，可以主动响应外部设
备的中断请求，实现及时的数据处理和优先级控制。
6. 时钟系统：51单片机采用晶体振荡器提供稳定的时钟信号，以驱动CPU和各个外设模块的工作。
时钟信号的频率可根据
需要进行设置。
7. 电源管理：51单片机具有电源管理功能，可以在需要时启动或关闭各个模块，以实现节能和延长电池寿命。
通过以上几个方面的工作原理，51单片机能够完成各种各样的任务，广泛应用于嵌入式系统中。
51单片机原理及应用
51单片机原理及应用51单片机是一种常见的微控制器，以其高性能和广泛应用而受到广大工程师的青睐。
本文将介绍51单片机的原理和应用。
51单片机的原理可以从其硬件结构和工作流程两方面来讲解。
首先是硬件结构。
51单片机包括中央处理器（CPU），存储器（包括存储器管理单元、内部RAM和ROM），输入/输出端口（I/O口），定时器/计数器，串行通信接口等。
CPU是整个系统的核心，负责指令的执行和数据的处理。
存储器用于存储程序和数据，其中ROM存储程序代码，RAM用于暂存数据。
I/O口用于与外部设备进行信息交互。
定时器/计数器用于产生精确的时间延迟和计数操作。
串行通信接口用于与其他设备进行数据传输。
其次是工作流程。
51单片机的工作流程一般包括初始化、输入/输出控制和运算处理三个阶段。
初始化阶段主要是对各个模块的配置和初始化，例如设置时钟频率、串口波特率等。
输入/输出控制阶段通过读取输入设备（如按键、传感器等）的状态，控制外部设备（如LED灯、马达等）的状态。
运算处理阶段通过执行指令，对数据进行处理和计算。
至于应用方面，51单片机具有广泛的应用领域。
主要应用包括控制系统、嵌入式系统、通信系统、工业自动化等。
在控制系统中，51单片机可以用于控制家电、机器人、机械设备等。
在嵌入式系统中，51单片机可以应用于智能家居、智能交通、智能仪表等。
在通信系统中，51单片机可以用于电话、网络和无线通信设备等。
在工业自动化中，51单片机可以用于工厂生产线控制、仪器仪表控制等。
总结起来，51单片机的原理和应用都是非常重要的。
通过了解其硬件结构和工作流程，可以更好地理解其工作原理。
而了解其应用领域，则可以为工程师在实际项目中的选择和设计提供参考。
ucoscpu使用率原理
ucoscpu使用率原理
uCosCPU（MicroC/OS-II中的任务调度算法）的使用率原理涉及到任务调度和时间片轮转的概念。
uCosCPU是一个实时操作系统内核，它使用优先级抢占式的多任务调度算法来管理任务。
任务的使用率原理可从以下几个方面来解释：
1. 任务调度，uCosCPU使用优先级抢占式的调度算法，即高优先级任务可以抢占正在执行的低优先级任务。
这意味着当一个高优先级任务就绪时，它会立即取代当前正在执行的低优先级任务，以确保高优先级任务能够及时得到执行。
这种调度算法可以保证系统对实时任务的响应性。
2. 时间片轮转，uCosCPU还支持时间片轮转的调度方式。
在时间片轮转中，每个任务被分配一个时间片，在时间片用完之后，系统会将CPU资源分配给下一个就绪的任务。
这种方式可以确保每个任务都有机会执行，避免某个任务长时间占用CPU资源而导致其他任务无法得到执行。
3. 任务优先级，uCosCPU中的任务可以设置不同的优先级，高优先级的任务会比低优先级的任务得到更多的CPU时间。
这样可以
确保系统能够优先处理重要的任务，提高系统的实时性和响应性。
4. 中断处理，uCosCPU还会处理各种硬件和软件中断，这些中断可能会导致任务切换或者延迟。
系统需要合理地处理中断，以确保不会影响到系统的实时性和稳定性。
总的来说，uCosCPU的使用率原理涉及到任务调度、时间片轮转、任务优先级和中断处理等多个方面，这些方面相互作用，共同保证了系统的实时性和稳定性。
通过合理配置任务的优先级和时间片大小，可以更好地利用CPU资源，提高系统的性能和响应速度。
ucos操作系统内核的调度方法详解
不可剥夺性内核
就是在运行的过程中，这个内核，不可以被剥夺。
它和我们的轮番调度法有一点比较相似，假设系统中还是有 5 个任务，T1， T2，T3，T4，T5，这个时候，这 5 个任务开始分配优先级，0，1，2，3，4,假设 第 1 个任务由 T1 执行，如果是一个不可剥夺性内核，那这个任务是永远不可能 被剥夺的，除非它主动放弃 CPU，当它主动放弃 CPU 以后，第 2 个任务才开始 执行，这个时候，我们会发现一个特点，什么特点？
2）优先级调度法
3）它和时间片轮番调度法有个最本质的区别，它总是保证优先级最高的任 务最先执行。假设系统中还是有 5 个任务，T1，T2，T3，T4，T5，这个时候，我 为每一个任务分配一个优先级，假设他们的优先级分别是 0，1，2，3，4，在这 里我们规定，数字越小，优先级越高，那么也就是 T1 这个任务优先级是最高的， 那操作系统运行以后就开始运行 T1 这个任务，T1 这个任务在运行过程中，什么 时候会运行第二个任务呢？
由于 T1 它的任务比较高，所以会一直运行这个任务，那这个时候问题来了， 如果一直运行 T1 这个任务，那 T2 这个任务是没办法运行的，，所以这个优先级 调度方法你必须保证 T1 这个任务要主动放弃 CPU，这个时候，你才能运行 T2， 如果 T1 这个任务不主动放弃 CPU，那么 T2 是不能运行的，所以，在这里我们要 注意。哪些是主动放弃 CPU 呢？
这个时候优先级调度就会打断 T2，把 T2 终止掉，然后再运行 T1，因为 T1 的优先级高啊，我现在延时时间到了，那我就要现在运行了，那这个时候就进入 T1，那 T1 在运行的过程中，只要主动放弃 CPU，那就接着 T2 往下运行，那么 T2 在运行过程中，它主动放弃 CPU，那我们就运行 T3。同样的道理，在 T3 运行 的过程中，只要有 T1 或者 T2 它们两Байду номын сангаас中任何要运行，CPU 都会强制停止 T3， 来运行 T1 或者 T2，这就是一个优先级的调度办法。从这我们可以看出优先级调 度法和时间片轮番调度法有个最本质的区别，就是优先级，时间片轮番调度法是 没有优先级的，而优先级调度法就是说每个任务必须有一个优先级。实际上，在 我们现在的操作系统中，有的是使用时间片轮番调度法，比如说我们的 linux 操 作系统，或者 windows 操作系统，而我们的 ucos2 它是使用的优先级调度法。有 些时候它可能是结合了优先级调度法和时间片轮番调度法这两个方法，那这个是 什么意思呢？
uCOS51任务调度工作原理
2002/12/23gdtyy 你好，几个问题想请教一下这些天我仔细看了很多ucosii的资料，但有些疑问，我想真要能将ucosii应用起来，我们需要理解的问题分为三个ucosii工作原理ucosii 移植ucosii 和应用程序的接口（用户程序如何嵌入到操作系统中运行）首先ucossii 的工作核心原理是：让最高优先级的任务处于运行状态。
这需要操作系统在某个时间得运行任务调度的一个算法（操作系统提供了这个函数），她将自动完成调度运算并完成任务的切换。
调度操作在下面情况中将被运行：调用api函数（用户主动调度），中断（系统、用户的）我现在不能理解的是调度算法的api函数到底是怎么实现的（对于任务的优先级运算（查表）这个我知道），她怎么实现调度前运行的任务的数据（特别是pc地址）保存？如果任务从运行到就绪再到运行，它是否将从新开始运行任务程序，还是从调度以前的断点处运行？任务为什么需要被写成无限循环方式？还有，中断结束后，系统也要进行调度操作，那么她怎么实现的？因为按照常理，中断结束后，系统应该直接回到原先任务的断点处运行，除非她在中断函数中将调度函数用软件方式入栈了，这样reti退出后，系统运行调度函数。
如果是这样，用户自己的中断函数是否也需要这样编写（用软件将调度函数入栈）才能实现调度运算呢？否则系统就不执行调度算法，直到系统的定时中断到了才执行调度算法（系统的中断函数是否有这样的特殊处理），当然系统可能还有其他的什么方式来实现调度算法（我是想不出来了），请赐教~~~谢谢~~~~~~~~~~~TO:XXXuCOSII工作核心原理是：近似地让最高优先级的就绪任务处于运行状态。
操作系统将在下面情况中进行任务调度：调用API函数(用户主动调用)，中断(系统占用的时间片中断OsTimeTick(),用户使用的中断)。
调度算法书上讲得很清楚，我主要讲一下整体思路。
(1)在调用API函数时，有可能引起阻塞,如果系统API函数察觉到运行条件不满足，需要切换就调用OSSched()调度函数，这个过程是系统自动完成的，用户没有参与。
51单片机的工作原理
51单片机的工作原理首先，我们需要了解51单片机的基本结构。
51单片机是一种集成了CPU、RAM、ROM、I/O端口和定时/计数器等功能模块的芯片。
它的CPU部分包括指令执行单元、寄存器组和时钟电路，可以实现各种指令的执行和数据的处理。
RAM用来存储临时数据，而ROM则用来存储程序代码和常量数据。
I/O端口用于与外部设备进行数据交换，而定时/计数器则用于产生精确的定时信号和计数功能。
其次，我们来看一下51单片机的工作原理。
当51单片机上电后，时钟电路开始工作，CPU开始按照程序存储区中的指令序列执行程序。
首先，CPU从ROM中读取程序的第一条指令，然后根据指令的操作码和地址码执行相应的操作。
在执行指令的过程中，CPU可能需要从RAM中读取数据，对数据进行运算，然后将结果存储回RAM或者输出到外部设备。
此外，51单片机的I/O端口可以与外部设备进行数据交换。
当需要与外部设备进行通信时，CPU通过读写I/O端口的方式来实现数据的输入和输出。
通过编程控制I/O端口的状态，可以实现与外部设备的各种交互操作，比如控制LED的亮灭、读取传感器的数据等。
最后，定时/计数器模块可以产生精确的定时信号和实现计数功能。
通过编程设置定时/计数器的工作模式和计数值，可以实现定时触发某些操作或者实现精确的计数功能，比如测量时间间隔、生成脉冲信号等。
总的来说，51单片机的工作原理是通过CPU执行程序指令，与RAM、ROM、I/O端口和定时/计数器等功能模块进行数据交换和控制操作，从而实现各种复杂的功能。
它的工作原理涉及到计算机体系结构、数字电路、嵌入式系统等多个领域的知识，是一种功能强大的微控制器。
希望通过本文的介绍，读者对51单片机的工作原理有了更深入的了解，这将有助于他们在实际应用中更好地理解和使用51单片机。
同时，也希望本文能够激发读者对微控制器和嵌入式系统的兴趣，促进相关领域的学习和研究。
uCOS-II移植51的汇编部分原理
原理：
由于51单片机RAM比较小，所以各个任务堆栈的内容放在片外RAM，而只在片内设了一个公有堆栈，一旦一个任务被选中，则在任务切换时把该任务在片外的RAM存储的堆栈内容复制到片内公用堆栈，而公用堆栈中的被终止运行任务的堆栈内容复制到该任务片外堆栈中。
程序实现：
在51单片机的外部RAM中设置任务堆栈，任务堆栈的最低地址空间用来存放用户堆栈的长度，并使该任务的TCB中的OSTCBStkPtr指针变量指向该地址。
任务切换时，应该先把当前任务在公用堆栈（即片内RAM中的）的内容复制保存在本身任务堆栈（片外）中。
即用SP-OSStkStart得出保存字节数，将其写入用户堆栈最低地址内，以用户堆栈最低地址为起址，以OSStkStart为系统堆栈起址，由系统栈向用户栈拷贝数据，循环SP-OSStkStart次，每次拷贝前先将各自栈指针增1。
将就绪优先级最高任务的任务堆栈复制到系统堆栈。
方法是：获得最高优先级任务用户堆栈最低地址，从中取出“长度”，以最高优先级任务用户堆栈最低地址为起址，以OSStkStart为系统堆栈起址，由用户栈向系统栈拷贝数据，循环“长度”数值指示的次数，每次拷贝前先将各自栈指针增1。
程序注释见OS_CPU_A.asm内的中文注释,可用记事本打开该文件。
任务调度的底层原理
任务调度的底层原理
任务调度的底层原理主要包括调度器、任务队列、执行器这三个
部分。
调度器是整个任务调度系统的核心，它负责管理所有要执行的任务，并决定每个任务的执行时间。
调度器可以根据任务的优先级、任
务类型、任务状态等因素进行任务调度，并将任务添加到任务队列中。
任务队列是调度器中的一个重要组成部分，它用于存储待执行的
任务，并按照一定的规则对任务进行排序。
任务队列可以采用不同的
数据结构来实现，如优先队列、链表等，以实现不同的任务调度算法。
执行器则是任务调度的最终执行者，它负责执行调度器分配给它
的任务。
执行器一般是一个独立的线程池，用于异步执行任务，以提
高任务执行效率。
执行器可以通过任务队列来获取需要执行的任务，
并根据任务的类型和具体实现方式来执行任务，如执行Shell命令、
调用API等。
在任务调度过程中，调度器会不断扫描任务队列中的任务，并根
据任务的执行时间和优先级来决定先后执行顺序，然后将任务分配给
执行器进行执行。
执行器执行任务过程中，需要记录任务的执行状态
和执行结果，并及时将执行结果反馈给调度器。
调度器根据任务执行
的结果来决定任务的下一步执行计划，如重新执行任务、暂停任务、
移除任务等。
总之，任务调度的底层原理是通过调度器管理任务，将任务添加
到任务队列中，再由执行器执行任务，最终反馈任务执行结果给调度器，形成一个循环的过程，实现任务的自动化调度。
51单片机工作原理
51单片机工作原理51单片机是一种常见的微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
它的工作原理是如何的呢？本文将从内部结构、工作模式和应用实例等方面来详细介绍。
首先，我们来看一下51单片机的内部结构。
51单片机内部包含CPU、RAM、ROM、I/O口、定时器/计数器、串行通信控制器等部件。
其中，CPU是整个单片机的核心，负责执行指令和控制整个系统的运行；RAM用于临时存储数据；ROM则存储程序代码和常量数据；I/O口用于与外部设备进行数据交换；定时器/计数器可以产生精确的时间延时；串行通信控制器则用于实现串行数据通信。
这些部件协同工作，构成了51单片机的内部结构。
其次，我们来了解一下51单片机的工作模式。
51单片机有多种工作模式，包括单片机工作模式、定时器工作模式、串口工作模式等。
在单片机工作模式下，CPU按照程序顺序执行指令，完成各种功能；在定时器工作模式下，定时器可以产生精确的时间延时，用于控制各种时间相关的功能；在串口工作模式下，单片机可以与外部设备进行串行数据通信。
这些工作模式的灵活应用，使得51单片机可以适应各种不同的应用场景。
最后，我们来看一下51单片机的应用实例。
51单片机广泛应用于各种电子设备中，比如家用电器、工业控制、汽车电子等领域。
在家用电器中，51单片机可以用于控制空调、洗衣机、微波炉等设备；在工业控制中，51单片机可以用于控制生产线、机器人、自动化设备等；在汽车电子中，51单片机可以用于控制发动机、车载娱乐系统、车身电子系统等。
这些应用实例充分展示了51单片机在各个领域的重要作用。
总的来说，51单片机是一种功能强大、应用广泛的微控制器，其内部结构复杂，工作模式多样，应用实例丰富。
通过本文的介绍，相信读者对51单片机的工作原理有了更深入的了解，希望本文能对大家有所帮助。
51单片机多任务的原理及其实现
51单片机多任务操作系统的原理与实现51单片机多任务操作系统的原理与实现-- 一个超轻量级的操作系统前言想了很久,要不要写这篇文章最后觉得对操作系统感兴趣的人还是很多,写吧.我不一定能造出玉,但我可以抛出砖.包括我在内的很多人都对51使用操作系统呈悲观态度,因为51的片上资源太少.但对于很多要求不高的系统来说,使用操作系统可以使代码变得更直观,易于维护,所以在51上仍有操作系统的生存机会.流行的uCos,Tiny51等,其实都不适合在2051这样的片子上用,占资源较多,唯有自已动手,以不变应万变,才能让51也有操作系统可用.这篇贴子的目的,是教会大家如何现场写一个OS,而不是给大家提供一个OS版本.提供的所有代码,也都是示例代码,所以不要因为它没什么功能就说LAJI之类的话.如果把功能写全了,一来估计你也不想看了,二来也失去灵活性没有价值了.下面的贴一个示例出来,可以清楚的看到,OS本身只有不到10行源代码,编译后的目标代码60字节,任务切换消耗为20个机器周期.相比之下,KEIL内嵌的TINY51目标代码为800字节,切换消耗100~700周期.唯一不足之处是,每个任务要占用掉十几字节的堆栈,所以任务数不能太多,用在128B内存的51里有点难度,但对于52来说问题不大.这套代码在36M主频的STC12C4052上实测,切换任务仅需2uS.#include <>#define MAX_TASKS 2 须和实际任务数一至#define MAX_TASK_DEP 12 低不得少于2个,保守值为12.unsigned char idata task_stack[MAX_TASKS][MAX_TASK_DEP];unsigned char task_id; 指定的函数(参数1)装入指定(参数2)的任务槽中.如果该槽中原来就有任务,则原任务丢失,但系统本身不会发生错误.void task_load(unsigned int fn, unsigned char tid){task_sp[tid] = task_stack[tid] + 1;task_stack[tid][0] = (unsigned int)fn & 0xff;task_stack[tid][1] = (unsigned int)fn >> 8;}用该宏后,将永不返回.#define os_start(tid) {task_id = tid,SP = task_sp[tid];return;}/*======================以下为测试代码======================*/void task1(){static unsigned char i;while(1){i++;task_switch(); 么是操作系统？人脑比较容易接受"类比"这种表达方式,我就用"公交系统"来类比"操作系统"吧.当我们要解决一个问题的时候,是用某种处理手段去完成它,这就是我们常说的"方法",计算机里叫"程序"(有时候也可以叫它"算法").以出行为例,当我们要从A地走到B地的时候,可以走着去,也可以飞着去,可以走直线,也可以绕弯路,只要能从A地到B地,都叫作方法.这种从A地到B的需求,相当于计算机里的"任务",而实现从A地到B地的方法,叫作"任务处理流程"很显然,这些走法中,并不是每种都合理,有些傻子都会采用的,有些是傻子都不采会用的.用计算机的话来说就是,有的任务处理流程好,有的任务处理流程好,有的处理流程差.可以归纳出这么几种真正算得上方法的方法:有些走法比较快速,适合于赶时间的人;有些走法比较省事,适合于懒人;有些走法比较便宜,适合于穷人.用计算机的话说就是,有些省CPU,有些流程简单,有些对系统资源要求低.现在我们可以看到一个问题:如果全世界所有的资源给你一个人用(单任务独占全部资源),那最适合你需求的方法就是好方法.但事实上要外出的人很多,例如10个人(10个任务),却只有1辆车(1套资源),这叫作"资源争用".如果每个人都要使用最适合他需求的方法,那司机就只好给他们一人跑一趟了,而在任一时刻里,车上只有一个乘客.这叫作"顺序执行",我们可以看到这种方法对系统资源的浪费是严重的.如果我们没有法力将1台车变成10台车来送这10个人,就只好制定一些机制和约定,让1台车看起来像10台车,来解决这个问题的办法想必大家都知道,那就是制定公交线路.最简单的办法是将所有旅客需要走的起点与终点串成一条线,车在这条线上开,乘客则自已决定上下车.这就是最简单的公交线路.它很差劲,但起码解决客人们对车争用.对应到计算机里,就是把所有任务的代码混在一起执行.这样做既不优异雅,也没效率,于是司机想了个办法,把这些客户叫到一起商量,将所有客人出行的起点与终点罗列出来,统计这些线路的使用频度,然后制定出公交线路:有些路线可以合并起来成为一条线路,而那些不能合并的路线,则另行开辟行车车次,这叫作"任务定义".另外,对于人多路线,车次排多点,时间上也优先安排,这叫作"任务优先级".经过这样的安排后,虽然仍只有一辆车,但运载能力却大多了.这套车次/路线的按排,就是一套"公交系统".哈,知道什么叫操作系统了吧它也就是这么样的一种约定.操作系统:我们先回过头归纳一下:汽车系统资源.主要指的是CPU,当然还有其它,比如内存,定时器,中断源等.客户出行任务正在走的路线进程一个一个的运送旅客顺序执行同时运送所有旅客多任务并行按不同的使用频度制定路线并优先跑较繁忙的路线任务优先级计算机内有各种资源,单从硬件上说,就有CPU,内存,定时器,中断源,I/O端口等.而且还会派生出来很多软件资源,例如消息池.操作系统的存在,就是为了让这些资源能被合理地分配.最后我们来总结一下,所谓操作系统,以我们目前权宜的理解就是:为"解决计算机资源争用而制定出的一种约定".二.51上的操作系统对于一个操作系统来说,最重要的莫过于并行多任务.在这里要澄清一下,不要拿当年的DOS来说事,时代不同了.况且当年IBM和小比尔着急将PC搬上市,所以才抄袭PLM(好象是叫这个名吧记不太清)搞了个今天看来很"粗制滥造"的DOS出来.看看当时真正的操作系统---UNIX,它还在纸上时就已经是多任务的了.对于我们PC来说,要实现多任务并不是什么问题,但换到MCU却很头痛:1.系统资源少在PC上,CPU主频以G为单位,内存以GB为单位,而MCU的主频通常只有十几M,内存则是Byts.在这么少的资源上同时运行多个任务,就意味着操作系统必须尽可能的少占用硬件资源.2.任务实时性要求高PC并不需要太关心实时性,因为PC上几乎所有的实时任务都被专门的硬件所接管,例如所有的声卡网卡显示上都内置有DSP以及大量的缓存.CPU只需坐在那里指手划脚告诉这些板卡如何应付实时信息就行了.而MCU不同,实时信息是靠CPU来处理的,缓存也非常有限,甚至没有缓存.一旦信息到达,CPU必须在极短的时间内响应,否则信息就会丢失.就拿串口通信来举例,在标准的PC架构里,巨大的内存允许将信息保存足够长的时间.而对于MCU来说内存有限,例如51仅有128字节内存,还要扣除掉寄存器组占用掉的8~32个字节,所以通常都仅用几个字节来缓冲.当然,你可以将数据的接收与处理的过程合并,但对于一个操作系统来说,不推荐这么做.假定以115200bps通信速率向MCU传数据,则每个字节的传送时间约为9uS,假定缓存为8字节,则串口处理任务必须在70uS内响应.这两个问题都指向了同一种解决思路:操作系统必须轻量轻量再轻量,最好是不占资源(那当然是做梦啦).可用于MCU的操作系统很多,但适合51(这里的51专指无扩展内存的51)几乎没有.前阵子见过一个"圈圈操作系统",那是我所见过的操作系统里最轻量的,但仍有改进的余地.很多人认为,51根本不适合使用操作系统.其实我对这种说法并不完全接受,否则也没有这篇文章了.我的看法是,51不适合采用"通用操作系统".所谓通用操作系统就是,不论你是什么样的应用需求,也不管你用什么芯片,只要你是51,通通用同一个操作系统.这种想法对于PC来说没问题,对于嵌入式来说也不错,对AVR来说还凑合,而对于51这种"贫穷型"的MCU来说,不行.怎样行量体裁衣,现场根据需求构建一个操作系统出来!看到这里,估计很多人要翻白眼了,大体上两种:1.操作系统那么复杂,说造就造,当自已是神了2.操作系统那么复杂,现场造一个会不会出BUG哈哈,看清楚了问题出在"复杂"上面,如果操作系统不复杂,问题不就解决了事实上,很多人对操作系统的理解是片面的,操作系统不一定要做得很复杂很全面,就算仅个多任务并行管理能力,你也可以称它操作系统.只要你对多任务并行的原理有所了解,就不难现场写一个出来,而一旦你做到了这一点,为各任务间安排通信约定,使之发展成一个为你的应用系统量身定做的操作系统也就不难了.为了加深对操作系统的理解,可以看一看<<演变>>这份PPT,让你充分了解一个并行多任务是如何一步步从顺序流程演变过来的.里面还提到了很多人都在用的"状态机",你会发现操作系统跟状态机从原理上其实是多么相似.会用状态机写程序,都能写出操作系统.三.我的第一个操作系统直接进入主题,先贴一个操作系统的示范出来.大家可以看到,原来操作系统可以做得么简单.当然,这里要申明一下,这玩意儿其实算不上真正的操作系统,它除了并行多任务并行外根本没有别的功能.但凡事都从简单开始,搞懂了它,就能根据应用需求,将它扩展成一个真正的操作系统.好了,代码来了.将下面的代码直接放到KEIL里编译,在每个task()函数的"task_switch();"那里打上断点,就可以看到它们的确是"同时"在执行的.#include <>#define MAX_TASKS 2 须和实际任务数一至#define MAX_TASK_DEP 12 低不得少于2个,保守值为12.unsigned char idata task_stack[MAX_TASKS][MAX_TASK_DEP];unsigned char task_id; 指定的函数(参数1)装入指定(参数2)的任务槽中.如果该槽中原来就有任务,则原任务丢失,但系统本身不会发生错误.void task_load(unsigned int fn, unsigned char tid){task_sp[tid] = task_stack[tid] + 1;task_stack[tid][0] = (unsigned int)fn & 0xff;task_stack[tid][1] = (unsigned int)fn >> 8;}用该宏后,将永不返回.#define os_start(tid) {task_id = tid,SP = task_sp[tid];return;}/*==================以下为测试代码=====================*/void task1(){static unsigned char i;while(1){i++;task_switch();现在来看看这个多任务系统的原理:这个多任务系统准确来说,叫作"协同式多任务".所谓"协同式",指的是当一个任务持续运行而不释放资源时,其它任务是没有任何机会和方式获得运行机会,除非该任务主动释放CPU.在本例里,释放CPU是靠task_switch()来完成的.task_switch()函数是一个很特殊的函数,我们可以称它为"任务切换器".要清楚任务是如何切换的,首先要回顾一下堆栈的相关知识.有个很简单的问题,因为它太简单了,所以相信大家都没留意过:我们知道,不论是CALL还是JMP,都是将当前的程序流打断,请问CALL和JMP的区别是什么你会说:CALL可以RET,JMP不行.没错,但原因是啥呢为啥CALL过去的就可以用RET跳回来,JMP过去的就不能用RET来跳回呢很显然,CALL通过某种方法保存了打断前的某些信息,而在返回断点前执行的RET指令,就是用于取回这些信息.不用多说,大家都知道,"某些信息"就是PC指针,而"某种方法"就是压栈.很幸运,在51里,堆栈及堆栈指针都是可被任意修改的,只要你不怕死.那么假如在执行RET前将堆栈修改一下会如何往下看:当程序执行CALL后,在子程序里将堆栈刚才压入的断点地址清除掉,并将一个函数的地址压入,那么执行完RET后,程序就跳到这个函数去了.事实上,只要我们在RET前将堆栈改掉,就能将程序跳到任务地方去,而不限于CALL里压入的地址.重点来了......首先我们得为每个任务单独开一块内存,这块内存专用于作为对应的任务的堆栈,想将CPU交给哪个任务,只需将栈指针指向谁内存块就行了.接下来我们构造一个这样的函数:当任务调用该函数时,将当前的堆栈指针保存一个变量里,并换上另一个任务的堆栈指针.这就是任务调度器了.OK了,现在我们只要正确的填充好这几个堆栈的原始内容,再调用这个函数,这个任务调度就能运行起来了.那么这几个堆栈里的原始内容是哪里来的呢这就是"任务装载"函数要干的事了.在启动任务调度前将各个任务函数的入口地址放在上面所说的"任务专用的内存块"里就行了!对了,顺便说一下,这个"任务专用的内存块"叫作"私栈",私栈的意思就是说,每个任务的堆栈都是私有的,每个任务都有一个自已的堆栈.话都说到这份上了,相信大家也明白要怎么做了:1.分配若干个内存块,每个内存块为若干字节:这里所说的"若干个内存块"就是私栈,要想同时运行几少个任务就得分配多少块.而"每个子内存块若干字节"就是栈深.记住,每调一层子程序需要2字节.如果不考虑中断,4层调用深度,也就是8字节栈深应该差不多了.unsigned char idata task_stack[MAX_TASKS][MAX_TASK_DEP]当然,还有件事不能忘,就是堆指针的保存处.不然光有堆栈怎么知道应该从哪个地址取数据啊unsigned char idata task_sp[MAX_TASKS]上面两项用于装任务信息的区域,我们给它个概念叫"任务槽".有些人叫它"任务堆",我觉得还是"槽"比较直观对了,还有任务号.不然怎么知道当前运行的是哪个任务呢unsigned char task_id当前运行存放在1号槽的任务时,这个值就是1,运行2号槽的任务时,这个值就是2....2.构造任务调度函函数:void task_switch(){task_sp[task_id] = SP;}3.装载任务:将各任务的函数地址的低字节和高字节分别入在task_stack[任务号][0]和task_stack[任务号][1]中:为了便于使用,写一个函数: task_load(函数名, 任务号)void task_load(unsigned int fn, unsigned char tid){task_sp[tid] = task_stack[tid] + 1;task_stack[tid][0] = (unsigned int)fn & 0xff;task_stack[tid][1] = (unsigned int)fn >> 8;}4.启动任务调度器:将栈指针指向任意一个任务的私栈,执行RET指令.注意,这可很有学问的哦,没玩过堆栈的人脑子有点转不弯:这一RET,RET到哪去了嘿嘿,别忘了在RET前已经将堆栈指针指向一个函数的入口了.你别把RET看成RET,你把它看成是另一种类型的JMP就好理解了.SP = task_sp[任务号];return;做完这4件事后,任务"并行"执行就开始了.你可以象写普通函数一个写任务函数,只需(目前可以这么说)注意在适当的时候(例如以前调延时的地方)调用一下task_switch(),以让出CPU控制权给别的任务就行了.最后说下效率问题.这个多任务系统的开销是每次切换消耗20个机器周期(CALL和RET都算在内了),贵吗不算贵,对于很多用状态机方式实现的多任务系统来说,其实效率还没这么高--- case switch和if()可不像你想像中那么便宜.关于内存的消耗我要说的是,当然不能否认这种多任务机制的确很占内存.但建议大家不要老盯着编译器下面的那行字"DATA = XXXbyte".那个值没意义,堆栈没算进去.关于比较省内存多任务机制,我将来会说到.概括来说,这个多任务系统适用于实时性要求较高而内存需求不大的应用场合,我在运行于36M主频的STC12C4052上实测了一把,切换一个任务不到3微秒.下回我们讲讲用KEIL写多任务函数时要注意的事项.下下回我们讲讲如何增强这个多任务系统,跑步进入操作系统时代.四.用KEIL写多任务系统的技巧与注意事项C51编译器很多,KEIL是其中比较流行的一种.我列出的所有例子都必须在KEIL 中使用.为何不是因为KEIL好所以用它(当然它的确很棒),而是因为这里面用到了KEIL的一些特性,如果换到其它编译器下,通过编译的倒不是问题,但运行起来可能是堆栈错位,上下文丢失等各种要命的错误,因为每种编译器的特性并不相同.所以在这里先说清楚这一点.但是,我开头已经说了,这套帖子的主要目的是阐述原理,只要你能把这几个例子消化掉,那么也能够自已动手写出适合其它编译器的OS.好了,说说KEIL的特性吧,先看下面的函数:sbit sigl = P1^7;void func1(){register char data i;i = 5;do{sigl = !sigl;}while(--i);}你会说,这个函数没什么特别的嘛!呵呵,别着急,你将它编译了,然后展开汇编代码再看看:193: void func1(){194: register char data i;195: i = 5;C:0x00C3 7F05 MOV R7,#0x05196: do{197: sigl = !sigl;C:0x00C5 B297 CPL sigl198: }while(--i);C:0x00C7 DFFC DJNZ R7,C:00C5199: }C:0x00C9 22 RET看清楚了没这个函数里用到了R7,却没有对R7进行保护!有人会跳起来了:这有什么值得奇怪的,因为上层函数里没用到R7啊.呵呵,你说的没错,但只说对了一半:事实上,KEIL编译器里作了约定,在调子函数前会尽可能释放掉所有寄存器.通常性况下,除了中断函数外,其它函数里都可以任意修改所有寄存器而无需先压栈保护(其实并不是这样,但现在暂时这样认为,饭要一口一口吃嘛,我很快会说到的).这个特性有什么用呢有!当我们调用任务切换函数时,要保护的对象里可以把所有的寄存器排除掉了,就是说,只需要保护堆栈即可!现在我们回过头来看看之前例子里的任务切换函数:void task_switch(){task_sp[task_id] = SP;}看到没,一个寄存器也没保护,展开汇编看看,的确没保护寄存器.好了,现在要给大家泼冷水了,看下面两个函数:void func1(){register char data i;i = 5;do{sigl = !sigl;}while(--i);}void func2(){register char data i;i = 5;do{func1();}while(--i);}父函数fun2()里调用func1(),展开汇编代码看看: 193: void func1(){194: register char data i;195: i = 5;C:0x00C3 7F05 MOV R7,#0x05 196: do{197: sigl = !sigl; C:0x00C5 B297 CPL sigl 198: }while(--i);C:0x00C7 DFFC DJNZ R7,C:00C5 199: }C:0x00C9 22 RET200: void func2(){201: register char data i;202: i = 5;C:0x00CA 7E05 MOV R6,#0x05 203: do{204: func1();C:0x00CC 11C3 ACALL func1(C:00C3) 205: }while(--i);C:0x00CE DEFC DJNZ R6,C:00CC206: }C:0x00D0 22 RET看清楚没函数func2()里的变量使用了寄存器R6,而在func1和func2里都没保护.听到这里,你可能又要跳一跳了:func1()里并没有用到R6,干嘛要保护没错,但编译器是怎么知道func1()没用到R6的呢是从调用关系里推测出来的.一点都没错,KEIL会根据函数间的直接调用关系为各函数分配寄存器,既不用保护,又不会冲突,KEIL好棒哦!!等一下,先别高兴,换到多任务的环境里再试试:void func1(){register char data i;i = 5;do{sigl = !sigl;}while(--i);}void func2(){register char data i;i = 5;do{sigl = !sigl;}while(--i);}展开汇编代码看看:193: void func1(){194: register char data i;195: i = 5;C:0x00C3 7F05 MOV R7,#0x05 196: do{197: sigl = !sigl; C:0x00C5 B297 CPL sigl 198: }while(--i);C:0x00C7 DFFC DJNZ R7,C:00C5 199: }C:0x00C9 22 RET200: void func2(){201: register char data i;202: i = 5;C:0x00CA 7F05 MOV R7,#0x05203: do{204: sigl = !sigl;C:0x00CC B297 CPL sigl205: }while(--i);C:0x00CE DFFC DJNZ R7,C:00CC206: }C:0x00D0 22 RET看到了吧哈哈,这回神仙也算不出来了.因为两个函数没有了直接调用的关系,所以编译器认为它们之间不会产生冲突,结果分配了一对互相冲突的寄存器,当任务从func1()切换到func2()时,func1()中的寄存器内容就给破坏掉了.大家可以试着去编译一下下面的程序:sbit sigl = P1^7;void func1(){register char data i;i = 5;do{sigl = !sigl;task_switch();} while (--i);}void func2(){register char data i;i = 5;do{sigl = !sigl;task_switch();}while(--i);}我们这里只是示例,所以仍可以通过手工分配不同的寄存器避免寄存器冲突,但在真实的应用中,由于任务间的切换是非常随机的,我们无法预知某个时刻哪个寄存器不会冲突,所以分配不同寄存器的方法不可取.那么,要怎么办呢这样就行了:sbit sigl = P1^7;void func1(){static char data i;while(1){i = 5;do{sigl = !sigl;task_switch();}while(--i);}}void func2(){static char data i;while(1){i = 5;do{sigl = !sigl;task_switch();}while(--i);}}将两个函数中的变量通通改成静态就行了.还可以这么做:sbit sigl = P1^7;void func1(){register char data i;while(1){i = 5;do{sigl = !sigl;}while(--i);task_switch();}}void func2(){register char data i;while(1){i = 5;do{sigl = !sigl;}while(--i);task_switch();}}即,在变量的作用域内不切换任务,等变量用完了,再切换任务.此时虽然两个任务仍然会互相破坏对方的寄存器内容,但对方已经不关心寄存器里的内容了.以上所说的,就是"变量覆盖"的问题.现在我们系统地说说关于"变量覆盖".变量分两种,一种是全局变量,一种是局部变量(在这里,寄存器变量算到局部变量里).对于全局变量,每个变量都会分配到单独的地址.而对于局部变量,KEIL会做一个"覆盖优化",即没有直接调用关系的函数的变量共用空间.由于不是同时使用,所以不会冲突,这对内存小的51来说,是好事.但现在我们进入多任务的世界了,这就意味着两个没有直接调用关系的函数其实是并列执行的,空间不能共用了.怎么办呢一种笨办法是关掉覆盖优化功能.呵呵,的确很笨.比较简单易行一个解决办法是,不关闭覆盖优化,但将那些在作用域内需要跨越任务(换句话说就是在变量用完前会调用task_switch()函数的)变量通通改成静态(static)即可.这里要对初学者提一下,"静态"你可以理解为"全局",因为它的地址空间一直保留,但它又不是全局,它只能在定义它的那个花括号对{}里访问.静态变量有个副作用,就是即使函数退出了,仍会占着内存.所以写任务函数的时候,尽量在变量作用域结束后才切换任务,除非这个变量的作用域很长(时间上长),会影响到其它任务的实时性.只有在这种情况下才考虑在变量作用域内跨越任务,并将变量申明为静态.事实上,只要编程思路比较清析,很少有变量需要跨越任务的.就是说,静态变量并不多.说完了"覆盖"我们再说说"重入".所谓重入,就是一个函数在同一时刻有两个不同的进程复本.对初学者来说可能不好理解,我举个例子吧:有一个函数在主程序会被调用,在中断里也会被调用,假如正当在主程序里调用时,中断发生了,会发生什么情况void func1(){static char data i;i = 5;do{sigl = !sigl;}while(--i);}假定func1()正执行到i=3时,中断发生,一旦中断调用到func1()时,i的值就被破坏了,当中断结束后,i == 0.以上说的是在传统的单任务系统中,所以重入的机率不是很大.但在多任务系统中,很容易发生重入,看下面的例子:void func1()....delay();....}void func2(){....delay();....}void delay(){static unsigned char i;申明为static会发生重入问题.麻烦啊for(i=0;i<10;i++)task_switch();两个并行执行的任务都调用了delay(),这就叫重入.问题在于重入后的两个复本都依赖变量i来控制循环,而该变量跨越了任务,这样,两个任务都会修改i值了.重入只能以防为主,就是说尽量不要让重入发生,比如将代码改成下面的样子:#define delay() {static unsigned char i; for(i=0;i<10;i++)task_switch();}void func1(){....delay();....}void func2(){....delay();....用宏来代替函数,就意味着每个调用处都是一个独立的代码复本,那么两个delay实际使用的内存地址也就不同了,重入问题消失.但这种方法带来的问题是,每调用一次delay(),都会产生一个delay的目标代码,如果delay的代码很多,那就会造成大量的rom空间占用.有其它办法没本人所知有限,只有最后一招了:void delay() reentrant{unsigned char i;for(i=0;i<10;i++)task_switch();}加入reentrant申明后,该函数就可以支持重入.但小心使用,申明为重入后,函数效率极低!最后附带说下中断.因为没太多可说的,就不单独开章了.中断跟普通的写法没什么区别,只不过在目前所示例的多任务系统里因为有堆栈的压力,所以要使用using来减少对堆栈的使用(顺便提下,也不要调用子函数,同样是为了减轻堆栈压力)用using,必须用#pragma NOAREGS关闭掉绝对寄存器访问,如果中断里非要调用函数,连同函数也要放在#pragma NOAREGS的作用域内.如例所示:#pragma SAVE#pragma NOAREGS 是说,如果你在不用中断时任务栈深定为8的话,现在就要定为8+4 = 12了.另外说句废话,中断里处理的事一定要少,做个标记就行了,剩下的事交给对应的任务去处理.现在小结一下:切换任务时要保证没有寄存器跨越任务,否则产生任务间寄存器覆盖. 使用静态变量解决切换任务时要保证没有变量跨越任务,否则产生任务间地址空间(变量)覆盖. 使用静态变量解决两个不同的任务不要调用同时调用同一个函数,否则产生重入覆盖. 使用重入申明解决。
51单片机原理与应用
51单片机原理与应用51单片机是一种常用的单片机，其原理和应用十分广泛。
本文将从原理、结构、工作原理、应用领域等方面进行介绍。
一、原理和结构51单片机是指Intel公司推出的一种8位单片机，其核心是8051系列的芯片。
它具有高度集成、低功耗、易于编程等特点。
51单片机的结构包括中央处理器、存储器、输入输出端口、定时器计数器、串行通信接口等部分。
其中，中央处理器是51单片机的核心，负责执行各种指令和控制整个系统的运行。
二、工作原理51单片机的工作原理是通过执行存储在存储器中的指令来完成各种功能。
它通过中央处理器获取指令，然后根据指令的要求进行相应的操作。
51单片机的指令由操作码和操作数组成，操作码表示要执行的操作，操作数表示操作的对象。
通过不同的指令和操作数的组合，可以实现各种功能，如输入输出控制、定时器计数、串行通信等。
三、应用领域由于51单片机具有体积小、功耗低、成本低等优势，因此在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 嵌入式系统：51单片机可以用于控制各种嵌入式系统，如家电、智能家居、机器人等。
通过编程控制，可以实现各种功能，如温度控制、灯光控制、运动控制等。
2. 工业自动化：51单片机可以用于工业控制系统，如自动化生产线、仪器仪表等。
通过与传感器、执行器等设备的连接，可以实现对生产过程的监控与控制。
3. 通信设备：51单片机可以用于各种通信设备，如无线模块、蓝牙模块等。
通过与通信模块的配合，可以实现无线通信、数据传输等功能。
4. 汽车电子：51单片机可以用于汽车电子控制系统，如发动机控制单元、车身电子控制单元等。
通过编程控制，可以实现对汽车各个系统的监控与控制。
5. 教育领域：由于51单片机易于学习和应用，因此在教育领域也有广泛的应用。
学生可以通过实践操作，了解单片机的工作原理和应用，提高动手能力和创新思维。
51单片机是一种应用广泛的单片机，它具有高度集成、低功耗、易于编程等特点。
51单片机的工作原理
51单片机的工作原理
51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器。
它采用先进的CMOS工艺制造，内部集成了中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）端口以及定时器等功能模块。
在工作时，51单片机首先通过外部晶体振荡器提供时钟信号，驱动CPU执行指令。
CPU根据程序计数器（PC）中的地址，
从存储器中读取指令，然后逐条执行。
指令可以包括数据处理、控制流程、IO操作等多种功能。
存储器分为程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM存储了程序的指令和常量数据，而RAM用于存储程序
执行过程中产生的临时数据。
CPU可以通过地址总线将指令
的地址发送到ROM或RAM中，获取相应的数据。
输入输出端口用于与外部设备进行通信。
它们可以作为输入口接收外部信号，或者作为输出口发送信号给外部设备。
单片机通过向I/O端口写入或读取数据来实现与外设的交互。
定时器是单片机的另一个重要模块。
它可以生成精确的时间延迟，或者通过计数脉冲得到一段时间的长度。
定时器常用于时间测量、定时中断等应用。
在工作过程中，51单片机还会通过中断机制实现多任务处理。
当发生某种特定的事件，如外部中断、定时器中断等，单片机会暂时中断正在执行的指令，转而执行相应的中断服务程序。
中断是提高系统响应速度和处理效率的重要手段。
总之，51单片机通过CPU、存储器、输入输出端口和定时器等模块的协同工作，实现了程序的运行和与外部设备的交互。
它具有较高的性能和可编程性，广泛应用于嵌入式系统、自动控制等领域。
ucos任务调度实验总结体会
ucos任务调度实验总结体会在进行UCOS任务调度实验的过程中，我获取了很多有关操作系统的实际经验，并对任务调度的重要性有了更深入的了解。
在实验中，我遇到了一些困难，但通过不断尝试和学习，我逐渐克服了这些困难，并取得了良好的实验效果。
首先，我学会了如何使用UCOS内核中的任务调度功能。
通过创建多个任务，并设置不同的优先级，我可以让系统按照一定的策略来调度任务的执行顺序。
这使得我可以更好地控制和管理任务的运行，提高系统的效率和稳定性。
其次，我深入理解了任务调度的原理。
任务调度是操作系统中非常重要的功能，它决定了系统中各个任务的执行顺序和优先级。
合理地进行任务调度可以提高系统的响应速度和效率，而不合理的任务调度则可能导致系统崩溃或性能下降。
因此，掌握任务调度的原理和技巧对于编写高效和稳定的软件非常重要。
此外，我还发现了任务调度中的一些问题和挑战。
例如，当任务的优先级相同时，如何公平地进行调度；当任务的执行时间很长时，如何避免其他任务被阻塞；当任务数量很多时，如何合理分配资源等。
这些问题是实际开发中常见的，解决它们需要对任务调度算法有一定的了解和经验。
最后，通过这次实验，我对操作系统的重要性有了更深入的认识。
操作系统是计算机硬件和应用软件之间的桥梁，它负责管理和协调各个软件和硬件资源，使得系统能够高效地运行。
任务调度作为操作系统的核心功能之一，直接影响着系统的性能和稳定性。
因此，了解和掌握操作系统的原理和功能，对于编写高质量的软件至关重要。
总之，通过这次UCOS任务调度实验，我不仅学会了使用UCOS内核中的任务调度功能，还深入理解了任务调度的原理和技巧。
这对于我的学习和以后的工作都有很大的帮助。
我将继续不断学习和探索，提高自己在操作系统和软件开发方面的能力。
51单片机原理
51单片机原理51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，它具有成本低、性能稳定、易于编程等特点，因此在电子产品中得到了广泛的应用。
本文将介绍51单片机的原理及其工作方式，希望能够帮助读者更好地理解和应用这一技术。
首先，我们来了解一下51单片机的基本原理。
51单片机是由哈佛结构的存储器组成的，包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序代码，而数据存储器用于存储数据。
在51单片机中，程序存储器和数据存储器是分开的，这样可以在程序执行的同时进行数据的读写操作，提高了系统的效率。
其次，51单片机的工作方式是怎样的呢？在51单片机中，有一个时钟电路用于控制系统的时序，以确保各个部件按照正确的顺序进行工作。
当系统上电后，时钟电路开始工作，51单片机开始执行程序。
程序执行过程中，单片机会根据程序存储器中的指令逐条执行，同时进行数据的读写操作，最终完成所需的功能。
除此之外，51单片机还具有丰富的外设接口，可以连接各种传感器、执行器等外部设备，实现更加复杂的功能。
通过外部设备的输入和输出，51单片机可以实现与外部环境的交互，从而应用到各种嵌入式系统中，如智能家居、工业控制、汽车电子等领域。
在实际应用中，程序的编写是至关重要的。
51单片机的程序通常使用汇编语言或C语言进行编写，开发工具包括Keil、IAR等集成开发环境。
程序的编写需要充分考虑51单片机的特性和外部设备的接口，合理设计程序结构，确保程序的稳定性和可靠性。
总的来说，51单片机是一种功能强大、应用广泛的微控制器，它的原理和工作方式对于理解和应用嵌入式系统技术具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者能够对51单片机有更深入的了解，为实际应用提供帮助。
以上就是关于51单片机原理的介绍，希望能够对大家有所帮助。
如果你对51单片机还有其他问题，欢迎继续探讨和交流。
51单片机原理
51单片机原理51单片机是一种常见的微型计算机，广泛应用于各种电子设备中。
它具有体积小、功耗低、性能稳定等特点，因此备受工程师和电子爱好者的青睐。
本文将介绍51单片机的原理及其应用。
首先，我们来了解一下51单片机的基本原理。
51单片机是一种基于哈佛结构的微型计算机，它包含CPU、存储器、输入输出接口等基本部件。
其中，CPU是单片机的核心部件，它负责执行各种指令，控制整个系统的运行。
存储器用于存储程序和数据，输入输出接口则负责与外部设备进行通信。
通过这些基本部件的协作，51单片机能够完成各种复杂的任务，如控制电机、采集传感器数据等。
其次，我们来看一下51单片机的工作原理。
在实际应用中，我们通常需要编写程序并将其下载到单片机中，以实现特定的功能。
编写程序需要使用特定的集成开发环境（IDE），如Keil、IAR等。
通过IDE，我们可以编写程序、进行调试，并将程序下载到单片机中。
一旦程序下载完成，单片机就会按照程序中的指令执行相应的操作，从而实现我们预期的功能。
除此之外，51单片机还具有丰富的外设接口，如串口、定时器、中断等。
这些外设接口可以帮助我们实现更加复杂的功能，如与PC进行通信、定时采集数据、实现实时控制等。
通过合理地配置这些外设接口，我们可以充分发挥51单片机的性能，实现各种应用需求。
最后，我们来谈一下51单片机的应用。
由于其体积小、功耗低、性能稳定等特点，51单片机在各种电子设备中都有广泛的应用。
比如，智能家居领域中的智能插座、智能灯具等产品，工业控制领域中的自动化设备、传感器采集系统等产品，都离不开51单片机的支持。
另外，51单片机还被广泛应用于教育领域，用于教学和科研。
综上所述，51单片机是一种功能强大、应用广泛的微型计算机，它的原理和应用涉及到计算机、电子、自动控制等多个领域。
通过学习和掌握51单片机的原理，我们可以更好地应用它于实际项目中，实现各种有趣的功能。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用51单片机，同时也欢迎大家在实践中不断探索和创新。
51单片机工作原理
51单片机工作原理
51单片机是一种常见的微控制器，属于时钟让一直计数的微处理器。
它由一组硬件电路和一组存储器单元组成，用于实现数据和控制的处理。
工作原理如下：
1. 时钟信号：51单片机需要提供一个稳定的时钟信号来控制其内部操作。
时钟信号一般由晶振电路提供，通过晶体振荡器产生。
时钟信号会周期性地触发单片机的指令执行。
2. 存储器单元：51单片机有片内存储器，包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
程序存储器用于存储程序指令，数据存储器用于存储数据和变量。
3. CPU：控制处理器单元（CPU）是51单片机的核心部分，负责执行指令和控制整个系统的操作。
它包含ALU（算术逻辑单元）、寄存器组和状态寄存器等。
4. 输入输出端口：51单片机具有多个输入输出端口，用于连接外部设备，如按键、LED、显示器等。
通过读取和写入这些端口，可以与外部设备进行数据交互。
5. 指令执行：51单片机从程序存储器中取出指令，然后按照指令的操作码执行相应的操作。
指令可以是算术运算、逻辑运算、数据传输等。
执行完一条指令后，单片机会自动执行下一条指令。
6. 中断：51单片机可以支持中断功能，当发生特定事件时，可以中断当前的程序执行，转去处理中断服务程序。
中断可以是外部中断，也可以是定时器中断等。
51单片机通过时钟信号的控制和指令的执行，实现了对数据和控制信号的处理，从而完成各种任务和功能。
它被广泛应用于嵌入式系统、智能设备等领域。
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uCOSII工作核心原理是：近似地让最高优先级的就绪任务处于运行状态。
操作系统将在下面情况中进行任务调度：调用API函数(用户主动调用)，中断(系统占用的时间片中断OsTimeTick(),用户使用的中断)。
调度算法书上讲得很清楚，我主要讲一下整体思路。
(2)中断会引发条件变化，在退出前必须进行任务调度。uCOSII要求中断的堆栈结构符合规范，以便正确协调中断退出和任务切换。前面已经说到任务切换实际是模拟一次中断事件，而在真正的中断里省去了模拟(本身就是中断嘛)。只要规定中断堆栈结构和uCOSII模拟的堆栈结构一样，就能保证在中断里进行正确的切换。任务切换发生在中断退出前，此时还没有返回中断断点。仔细观察中断程序和切换程序最后两句，它们是一模一样的，POPALL+RETI。即要么直接从中断程序退出，返回断点；要么先保存现场到TCB，等到恢复现场时再从切换函数返回原来的中断断点(由于中断和切换函数遵循共同的堆栈结构，所以退出操作相同，效果也相同)。用户编写的中断子程序必须按照uCOSII规范书写。任务调度发生在中断退出前，是非常及时的，不会等到下一时间片才处理。OSIntCtxSw()函数对堆栈指针做了简单调整，以保证所有挂起任务的栈结构看起来是一样的。
(3)在uCOSII里，任务必须写成两种形式之一(《uCOSII中文版》p99页)。在有些RTOS开发环境里没有要求显式调用OSTaskDel()，这是因为开发环境自动做了处理，实际原理都是一样的。uCOSII的开发依赖于编译器，目前没有专用开发环境，所以出现这些不便之处是可以理解的。
2002/12/23
gdtyy 你好，几个问题想请教一下
这些天我仔细看了很多ucosii的资料，但有些疑问，我想真要能将ucosii应用起来，我们需要理解的问题分为三个
ucosii工作原理
ucosii 移植
ucosssii 的工作核心原理是：让最高优先级的任务处于运行状态。这需要操作系统在某个时间得运行任务调度的一个算法（操作系统提供了这个函数），她将自动完成调度运算并完成任务的切换。调度操作在下面情况中将被运行：调用api函数（用户主动调度），中断（系统、用户的）
(1)在调用API函数时，有可能引起阻塞,如果系统API函数察觉到运行条件不满足，需要切换就调用OSSched()调度函数，这个过程是系统自动完成的，用户没有参与。OSSched()判断是否切换，如果需要切换，则此函数调用OS_TASK_SW()。这个函数模拟一次中断(在51里没有软中断，我用子程序调用模拟，效果相同)，好象程序被中断打断了，其实是OS故意制造的假象，目的是为了任务切换。既然是中断，那么返回地址(即紧邻OS_TASK_SW()的下一条汇编指令的PC地址)就被自动压入堆栈，接着在中断程序里保存CPU寄存器(PUSHALL)……。堆栈结构不是任意的，而是严格按照uCOSII规范处理。OS每次切换都会保存和恢复全部现场信息(POPALL)，然后用RETI回到任务断点继续执行。这个断点就是OSSched()函数里的紧邻OS_TASK_SW()的下一条汇编指令的PC地址。切换的整个过程就是，用户任务程序调用系统API函数，API调用OSSched()，OSSched()调用软中断OS_TASK_SW()即OSCtxSw，返回地址(PC值)压栈，进入OSCtxSw中断处理子程序内部。反之，切换程序调用RETI返回紧邻OS_TASK_SW()的下一条汇编指令的PC地址，进而返回OSSched()下一句，再返回API下一句，即用户程序断点。因此，如果任务从运行到就绪再到运行，它是从调度前的断点处运行。