一种裸奔多任务嵌入式操作系统模型

一种裸奔多任务模型
一个网友的总结：stateMachine ＋ timerTick ＋ queue。

在RTOS环境下的多任务模型：
任务通常阻塞在一个OS调用上（比如从消息队列取数据）。

外部如果想让该任务运转，就要向消息队列发送消息。

任务收到消息时，根据当前状态，决定如何处理消息。

这就是状态机。

任务将消息队列中的消息处理完毕后，重新进入阻塞状态。

任务在处理中，有时要延时一段时间，然后才继续工作：
为了充分使用CPU，可以通过OS调用让其它任务去工作。

OS通常会提供一个taskDelay调用。

当任务调用taskDelay时，即进入阻塞状态，直到超时，才重新进入可工作状态（就绪状态）。

下面说说裸奔环境下的多任务模型：
裸奔也可以多任务，但调度是由用户自主控制。

在RTOS环境下，一般提供抢占式调度。

在裸奔时，一般是任务在处理告一段落后，主动结束处理。

RTOS环境下的任务，一般处于一个while(1)循环中。

while(1){
从消息队列接收消息。

如果没有，将阻塞。

处理消息。

｝
裸奔下的任务，一般采用查询方式：
｛
查询是否有待处理的事件。

如果没有，返回。

如果有，根据任务的当前状态，进行处理。

处理完毕后，可能返回，也可能将待处理事件全部处理完毕后再返回。

｝
裸奔任务其实也处于一个while(1)循环中，只不过这个循环在任务外部。

main()
{
A_taskInit(); //任务的初始化
B_taskInit();
...
while(1){
A_taskProc(); //任务的处理
B_taskProc();
｝
｝
状态机既适用于OS环境，也适用于裸奔环境。

但在裸奔环境下，状态可能被切分得更细。

例如后面讲的如何在裸奔环境实现taskDelay()。

消息队列既适用于OS环境，也适用于裸奔环境。

在OS环境下，消息队列机制由OS提供。

在裸奔环境下，消息队列要自己来实现。

如果对队列的概念不清楚，可参考《数据结构》教材。

这个队列机制，可做成通用模块，在不同的程序中复用。

消息队列用于缓冲事件。

事件不知道什么时候会到来，也不能保证来了就能迅速得到处理。

使用消息队列，可以保证每个事件都被处理到，以及处理顺序。

一般在两种情况下会用到消息队列：
存储外部事件：外部事件由中断收集，然后存储到队列。

串口接收程序中的接收循环缓冲区，可理解为消息队列。

任务间通讯：一个任务给其它任务发送消息。

timerTick，就是系统中的时钟基准。

OS中总是有一个这样的基准。

在裸奔时，我们要用一个定时器（或RTC或watchdog）来建立这个时间基准。

一个tick间隔可以设置为10ms（典型RTOS的缺省设置）。

让定时器10ms中断一次，中断发生时给tickNum＋＋。

以前，我在定时器中断中设置1S标志、200ms标志等等。

时间相关的任务根据这些标志判断是否要执行。

近来，一般让任务直接去察看tickNum。

两次相减来判断定时是否到达。

也可以在系统中建立一个通用定时器任务，管理与不同任务相关的多个定时器；在定时到达时，由定时器任务去调用相应的callback。

系统时钟基准是所谓“零耗时裸奔”的基础。

timerTick的分辨率，决定了只适于于较大的时间延时。

在做时序时的小延时，用传统方法好了。

OS中的taskDelay()在裸奔环境下的一种实现：
OS环境：
void xxxTask(void)
{
while(1){
//waitEvent
//do step_1
taskDelay(TIME_OUT_TICK_NUM);
//do step_2
}
｝
裸奔环境：
void xxxTask(void)
static unsigned int taskStat = STA T_GENERAL; //任务状态变量
static timer_t startTick;
timer_t currTick;
if (taskStat == STA T_GENERAL)
{
//check event
//if no event
return;
//do step_1
startTick = sysGetTick(); //sysGetTick()就是察看系统时间
taskStat = STAT_WAIT;
return;
}
else if (taskStat == STAT_WAIT)
{
currTick = sysGetTick(); //sysGetTick()就是察看系统时间
if ((currTick - startTick) >= TIME_OUT_TICK_NUM)
{
//do step_2
taskStat = STA T_GENERAL;
return;
}
else
return;
}
}
老生常谈---一种裸奔多任务模型ourdev_629752P0O6JH.txt(文件大小:4K)(原文件名:老生常谈---一种裸奔多任务模型.txt)
C51多任务编程思想ourdev_629753EW A0LM.pdf(文件大小:143K)(原文件名:C51多任务编程思想.pdf)
基于51单片机的C语言多任务操作完美版ourdev_629754PETS4B.rar(文件大小:3K)(原文件名:基于51单片机的C语言多任务操作完美版.rar)
Easy51RTOS的原理
//Easy51RTOS操作系统头文件
#include "os_cfg.h"
#include "functns.h" //常用一些功能函数
unsigned char TempBuffer[6]; //显示温度字符串
unsigned char str2[12]={' ',' ',' ',0,0,0,0,0,0,0xdf,0x43,0}; //任务0:测温度送显
void task0(void)
{
temp=ReadTemperature();
IntToStr(temp,TempBuffer);
str2[3]=TempBuffer[0];
str2[4]=TempBuffer[1];
str2[5]=TempBuffer[2];
str2[6]=TempBuffer[3];
str2[7]=TempBuffer[4];
str2[8]=TempBuffer[5];
GotoXY(0,1);
Print(str2);
delay_nms(300);
}
//任务1:键盘扫描，LCD显示
void task1(void)
{
if(CHANGE==0) //判断change温度键是否按下
{
set_temp=key_set(); //设定需要更改的温度值
if(set_temp<temp)
{
fengshan(); //设定的温度<实际温度,则打开电机风扇
}
else if(set_temp>temp)
{
dianlu(); //若大于,则打开电炉(这里用LED模拟一下) }
}
}
//任务2
void task2()
{
}
//任务3
void task3() {
}
//任务4
void task4(void) {
}
//任务5
void task5(void) {
}
//任务6
void task6() {
}
//任务7
void task7()
{
}
//main主函数
void main(void)
{
OS_InitTimer0();
EA=1;
LCD_Init();
LCD_w_data(1,1,Temp_Str);
LCD_w_data(2,1,Key_Str);
while(1)
{
if (OS_Delay[0]==0){task0();OS_Delay[0]=100;} //温度测量，每秒1次
if (OS_Delay[1]==0){task1();OS_Delay[1]=10;} //键盘扫描，键值存储
if (OS_Delay[2]==0){task2();OS_Delay[2]=100;} //读出存储的键值，LCD显示 if (OS_Delay[3]==0){task3();OS_Delay[3]=50;}
if (OS_Delay[4]==0){task4();OS_Delay[4]=100;}
if (OS_Delay[5]==0){task5();OS_Delay[5]=60;}
if (OS_Delay[6]==0){task6();OS_Delay[6]=70;}
if (OS_Delay[7]==0){task7();OS_Delay[7]=80;}
Delay(50);
//Taskturn;
}
}
//定时中断服务
void OS_Timer0(void) interrupt 1 using 2
{
uchar i;
//CRY_OSC,TIME_PER_SEC在easycfg.h中配置
TH0 = 255-CRY_OSC/TIME_PER_SEC/12/256;
TL0 = 255-CRY_OSC/TIME_PER_SEC/12%256;
//每节拍对任务延时变量减1 ，减至 0 后，任务就绪。

for(i=0;i<MAX_TASK;i++)
{
if(OS_Delay[i]!=0) OS_Delay[i]--;
}
//Runing(On);
}
//和传统的前后感觉基本上是一样的…
//唯一的优点呢,是感觉OS_Delay[n]数组起到了分配各
Easy51RTOS的原理ourdev_629755MEIQGP.txt(文件大小:3K)(原文件名:Easy51RTOS的原理.txt)
基于51单片机的C语言多任务操作完美版
/*
1.本程序不使用任何汇编指令
2.由定时器T0产生中断，切换进程
3.由于中断或调用子程序，要把PC堆栈，故可以以SP为基址的地方找到PC
4.中断或子程序返回，要把SP出栈给PC，故可以操作SP改变程序入口
5.本程序经调试运行电路图已上传
6.程序编译是会有一个警告提示，为正常现象，因为保存R0-R7时，重新定义地址，
出现地址覆盖的警告提示。

7.用户以此模板写程序只需写用户的进程子程序和用户初始化子程序，并把各进程参数
放在规定地方，各程序放在规定地方就可以；所有的任务调度已处理好。

*/
//头文件
#include<reg52.h>
//#include<absacc.h>
//#include<intrins.h>
//宏定义
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define TN 65436
//进程1，2，3执行时间之比为 T1：T2：T3 （时间单位us）
#define TN1 55536 //1个进程循环周期内进程1执行的时间T1us TN1=(65536-T1)
#define TN2 55536 //1个进程循环周期内进程2执行的时间T2us TN2=(65536-T1)
#define TN3 55536 //1个进程循环周期内进程3执行的时间T3us TN3=(65536-T1)
//
#define N1 4 // 进程1的延时参数
#define N2 4 // 进程2的延时参数
#define N3 4 // 进程3的延时参数
idata uchar temp[8] _at_ 0x00; //R0--R7
uchar tempbf1[8]; //用于保存R0--R7 进程1
uchar tempbf2[8]; //用于保存R0--R7 进程2
uchar tempbf3[8]; //用于保存R0--R7 进程3
//定义全局变量
uint address1,address2,address3;
uchar test1_1=0,test2_1=0,test3_1=0,PID=1;
//各进程的标志位，是否为第一次执行,0第一次，非0非第一次；PID进程号；uint ac1,ac2,ac3; //, PC_Next; 各进程的初始地址寄存器.
//test1 的参数由于进程切换时没有保存普通变量，
//所以各进程的普通参数需要定义成全局变量.
uint m1,i1,j1,k1;
uchar table1[4];
//在此加入用户进程1参数
//test2 的参数
int m2,i2,j2,k2;
uchar table2[4];
//在此加入用户进程2参数
//test3 的参数
int m3,i3,j3,k3;
uchar table3[4];
//在此加入用户进程1参数
//声明
//unsigned int Get_Next_PC(void);//调用子程序，获取PC
void chushihua(void); //初始化函数
void yonghuchushihua(void); //用户初始化函数
void test1(void); //进程一
void test2(void);
void test3(void);
//main函数
void main(void)
{
// PC_Next=Get_Next_PC();
chushihua();
ac1=(unsigned int)(test1); //获取进程1的入口地址
ac2=(unsigned int)(test2); //获取进程2的入口地址
ac3=(unsigned int)(test3); //获取进程3的入口地址
yonghuchushihua();
TR0=1;
while(1);
}
//初始化时钟
void chushihua(void)
{
TMOD=0x01; //
EA=1;
ET0=1;
TH0=TN/256;
TL0=TN%256;
}
//中断处理，进程调度
void time0() interrupt 1 using 1
{ uchar ib;
TR0=0;
//进程顺序分配
PID++;
if(PID==4)
{PID=1;}
//进程调度
switch(PID)
{
case 1:
{
if(test3_1!=0) //第一次否？
{ //保存现场，还回地址
address3=*((unsigned char *)(SP-4)); //PC的高字节
address3 <<= 8;
address3+=*((unsigned char *)(SP-5)); //PC的低字节 table3[0]=*((unsigned char *)(SP)); //现场保护
table3[1]=*((unsigned char *)(SP-1)); //现场保护
table3[2]=*((unsigned char *)(SP-2)); //现场保护
table3[3]=*((unsigned char *)(SP-3)); //现场保护
for(ib=0;ib<=7;ib++) //保护R0--R7
{
tempbf3[ib]=temp[ib];
}
}
if(test1_1==0) //第一次执行
{ //执行新进程，恢复现场
test1_1=1;
*((unsigned char *)(SP-4))=ac1>>8; //PC的高字节
*((unsigned char *)(SP-5))=ac1 & 0x00ff; //PC的低字节}
else //非第一次执行
{ //执行新进程，恢复现场
*((unsigned char *)(SP-4))=address1>>8; //PC的高字节
*((unsigned char *)(SP-5))=address1 & 0x00ff; //PC的低字节*((unsigned char *)(SP))=table1[0]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-1))=table1[1]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-2))=table1[2]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-3))=table1[3]; //现场恢复
for(ib=0;ib<=7;ib++) //恢复R0--R7
{
temp[ib]=tempbf1[ib];
}
}
TH0=TN1/256;
TL0=TN1%256;
TR0=1;
}break;
case 2:
{
if(test1_1!=0) //第一次否？
{ //保存现场，还回地址，否
address1=*((unsigned char *)(SP-4)); //PC的高字节
address1 <<= 8;
address1+=*((unsigned char *)(SP-5)); //PC的低字节
table1[0]=*((unsigned char *)(SP)); //现场保护
table1[1]=*((unsigned char *)(SP-1)); //现场保护
table1[2]=*((unsigned char *)(SP-2)); //现场保护
table1[3]=*((unsigned char *)(SP-3)); //现场保护
for(ib=0;ib<=7;ib++) //保护R0--R7
{
tempbf1[ib]=temp[ib];
}
}
if(test2_1==0) //第一次
{ //执行进程2，恢复现场
test2_1=1;
*((unsigned char *)(SP-4))=ac2>>8; //PC的高字节
*((unsigned char *)(SP-5))=ac2 & 0x00ff; //PC的低字节
}
else //非第一次
{ //执行进程2，恢复现场
*((unsigned char *)(SP-4))=address2>>8; //PC的高字节
*((unsigned char *)(SP-5))=address2 & 0x00ff; //PC的低字节*((unsigned char *)(SP))=table2[0]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-1))=table2[1]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-2))=table2[2]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-3))=table2[3]; //现场恢复
for(ib=0;ib<=7;ib++) //恢复R0--R7
{
temp[ib]=tempbf2[ib];
}
}
TH0=TN2/256;
TL0=TN2%256;
TR0=1;
}break;
case 3:
{
if(test2_1!=0)
{ //保存现场，还回地址
address2=*((unsigned char *)(SP-4)); //PC的高字节
address2 <<= 8;
address2+=*((unsigned char *)(SP-5)); //PC的低字节
table2[0]=*((unsigned char *)(SP)); //现场保护
table2[1]=*((unsigned char *)(SP-1)); //现场保护
table2[2]=*((unsigned char *)(SP-2)); //现场保护
table2[3]=*((unsigned char *)(SP-3)); //现场保护
for(ib=0;ib<=7;ib++) //保护R0--R7
{
tempbf2[ib]=temp[ib];
}
}
if(test3_1==0)
{ //执行进程3
test3_1=1;
*((unsigned char *)(SP-4))=ac3>>8; //PC的高字节
*((unsigned char *)(SP-5))=ac3 & 0x00ff; //PC的低字节
}
else
{ //执行进程3，恢复现场
*((unsigned char *)(SP-4))=address3>>8; //PC的高字节
*((unsigned char *)(SP-5))=address3 & 0x00ff; //PC的低字节*((unsigned char *)(SP))=table3[0]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-1))=table3[1]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-2))=table3[2]; //现场恢复
*((unsigned char *)(SP-3))=table3[3]; //现场恢复
for(ib=0;ib<=7;ib++) //恢复R0--R7
{
temp[ib]=tempbf3[ib];
}
}
TH0=TN3/256;
TL0=TN3%256;
TR0=1;
}break;
default:
TH0=TN/256;
TL0=TN%256;
TR0=1;
break;
}
}
//以下部分是需要按用户要求添加的部分
void yonghuchushihua(void) //用户初始化函数
{
//加入用户初始化函数
}
//进程一 P1演示二进制加法死循环
void test1(void)
{
while(1) //用户可以删除while（1）循环中的全部内容（演示用）安排用户进程 {
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
for(k1=0;k1<=N1;k1++)
{for(j1=0;j1<=20;j1++)
for(m1=0;m1<=113;m1++);} // 约1ms*T1/T1+T2+T3
P1=i1;
//P2=0x0;
}
}
}
//进程二P2演示二进制加法死循环
void test2(void)
{
while(1) //用户可以删除while（1）循环中的全部内容（演示用）安排用户进程 {
for(i2=0;i2<256;i2++)
{
for(k2=0;k2<=N2;k2++)
{for(j2=0;j2<=20;j2++)
for(m2=0;m2<=113;m2++);}
P2=i2;
}
}
}
//进程三 P0口演示二进制加法死循环进程3的延时参数
void test3(void)
{
while(1) //用户可以删除while（1）循环中的全部内容（演示用）安排用户进程 {
for(i3=0;i3<256;i3++)
{
for(k3=0;k3<=N3;k3++)
{for(j3=0;j3<=20;j3++)
for(m3=0;m3<=113;m3++);}
P0=i3;
}
}
}
/* //获取下一条语句地址:PC
unsigned int Get_Next_PC(void)
{
unsigned int address;
address=*((unsigned char *)SP);
address <<= 8;
address+=*((unsigned char *)(SP-1));
return address+4;
}
*/。