第十三章RTX51实时多任务操作系统资料讲解

for(i=0;i<1000;i++);
P1_0=!P1_0;
}
}
*/ */ */ */
job1 () _task_ 1 {
int i;
while (1) {
/* 无穷循环
counter1++;
/* counter1加1
for(i=0;i<1000;i++);
P1_1=!P1_1;
}
}
job1 () _task_ 1 {
13.2 RTX51的特点及运行要求
RTX51 执行循环多任务处理，允许几个循环任务 准并行执行。
任务并不同时执行而是按时间分段执行，有效的 CPU 时间划分成时间段并由RTX51 将时间段分配 给每个任务。每个任务允许执行预定数量的时间， 然后RTX51 切换到另一个任务运行，时间段非常 短，通常仅有几个毫秒，因此任务看起来好象是 同时执行的。RTX51 使用一个定时子程序，其中 断驱动是由8051的硬件定时器产生周期性中断来 驱动RTX51时钟。
RTX51 不要求程序中有主函数。它自动从任务0 开始执行，如果有主函数，则必须使用 os_create_task(RTX51 Tiny)或 os_start_system(RTX51 Full)函数启动RTX51。
13.2.1 RTX51的特点
RTX51有2个模式：RTX51完全模式和最小模 式。RTX51 Tiny是RTX51的一个子集，支持RTX51 中绝大多数的特性，且不需要外部RAM (XDATA)。 RTX51 Tiny 支持RTX51 Full 的许多特性，但不具 有以下功能： 由循环多任务处理和信号实现任务切换 不支持优先任务切换 不包含信息子程序 无存储器库分配子程序
while (1) {
/* 无穷循环
*/
counter1++;
/*counter1加1
*/
os_wait (K_TMO, 10, 0);
/*等待超时信号: 10个时钟报时 */
}
}
job0先启动 job1， 然后在counter0加1计数以后job0呼 叫 os_wait函数暂停5个时钟报时信号。这时rtx51切换到下一 个任务 job1。在 job1增加counter1计数以后，它也调用 os_wait以暂停10个时钟报时信号。现在rtx51没有其他的任 务需要执行。因此在它可以延续执行 job0之前，它进入一个 空循环，等待5个时钟报时信号过去。
单片机接口技术(C51版)
第十三章 RTX51实时多任务操作系统
内容概述
主要介绍多任务编程思想、RTX51操作系统的特点、 模式及运行要求，RTX51 的工作原理、RTX51 TINY的配 置及基于RTX51 TINY的键盘显示系统设计。
教学目标
1.了解多任务编程思想，理解多任务编程与单任务编程的区 别及优点。
图13-3-1 任务状态切换图
例13-3-1 简单的RTX51程序
该程序中的三个任务都是简单的计数器循环，并分别对
P1.0、P1.1、P1.2取反。RTX51 开始执行函数名为job0 的 任务0 ，由该任务创建任务1和任务2。程序在任务0执行 一段时间后到任务1执行一个时间段，再到任务2执行，在 任务2执行一会儿后，RTX51 TINY切换到任务0。该处理 过程无限重复下去。
13.2.2 RTX51对硬件的要求
13.2.3 RTX51对软件的要求
在使用实时多任务操作系统 RTX51 TINY 时，需要以 下软件支持： 1）C51 编译器 2）BL51 连接定位器 3）A51 宏汇编器
库文件 RTX51TNY.LIB 必须存储在 C51\LIB 下，必须 指定 C51 运行库的路径。头文件 RTX51TNY.H 必须存储 在C51\INC下，必须指定C51包含文件的路径。
sbit P1_1=P1^1;
sbit P1_2=P1^2;
ob0 () _task_ 0 {
int i;
os_create_task (1); /*启动任务 1
os_create_task (2); /*启动任务 2
while (1) {
/* 无穷循环
counter0++;
/* counter0 加1
13．1 多任务编程思想
13.1.1 单任务机制工作原理 在单任务机制下，各功能模
块按固定顺序构成一个整体， 作为一个任务得到执行。各 个模块要求的执行频率不一 致时程序难以满足。 需在运行时动态改变执行结 构的系统，程序需用许多条 件判断和分枝转移语句进行 控制，增加了程序的复杂性。 其可读性和可维护性很差， 调试不便。增加了系统扩充 难度。
3)阻塞(BLOCKED):等待一个事件的任务处于 BLOCKED状态，如果事件发生且优先级比正在运 行的任务高，此任务进入运行状态；如果优先级 比正在运行的任务低，此任务进入READY状态。
4)删除(DELETED):没有开始的任务处于删除状态。
RTX51任务状态
5)任务切换 RTX51是抢占式多任务系统；在时间片轮转模式下，同级
例13-3-3 信号使用示例。
#include <rtx51tny.h>
long counter0;
/*任务0的计数器
*/
long counter1;
/*任务1的计数器
*/
long counter2;
/*任务2的计数器
*/
long counter3;
2.了解RTX51的完全模式和最小模式的区别。 3. 理解任务的几种状态及其定义，掌握任务切换过程，能进
行简单的任务切换程序设计；理解事件的定义，了解 RTX51系统中的超时、间隔、信号、消息、中断等几个事 件，能使用os_wait()函数同步2个或几个任务，能使用信 号控制任务的启动和停止。 4.了解RTX51处理中断的中断函数和RTX51的任务中断（分为 快速任务中断和标准任务中断）及实现过程。 5.了解 RTX51 TINY的同步机制、调度规则、任务控制块、存 储器管理等。掌握 RTX51 TINY的配置，能够修改RTX51 TINY配置文件conf_tny.a51 。 6. 掌握基于RTX51 TINY的键盘、显示系统的程序设计。
13.3 RTX51基本概念及实例分析
13.3.1 任务的状态及定义
RTX51区分2类任务：快速任务和标准任务。 快速任务有很快的响应速度，每个快速任务使用 8051一个单独的寄存器组，并且有自己的堆栈区 域。RTX51支持最大同时有3个快速任务。标准任 务需要多一点的时间来进行任务切换，因此使用 的内部RAM相对快速任务要少，所有的标准任务 共用1个寄存器组和堆栈。当任务切换的时候，当 前任务的寄存器状态和堆栈内容转移到外部存储 器中。
RTX51 TINY 可以在没有外部数据存储器的单片机 8051系统中运行，但应用程序可以存取外部存储器。 RTX51 TINY 可以使用 C51 编译器支持的存储器模式，存 储器模式的选择仅影响应用程序目标文件的定位。RTX51 TINY 的系统变量以及应用程序的堆栈区总是位于8051 的 内部数据存储器中（DATA/IDATA）,典型地，RTX51 TINY 应用程序应采用 SMALL 编译模式。
*/
job0 () _task_ 0 {
os_create_task (1);
/* 启动任务1
*/
while (1) {
/* 无穷循环
*/
counter0++;
/* counter0加1
*/
os_wait (K_TMO, 5, 0);
/*等待超时信号: 5个时钟报时 */
}
}
job1 () _task_ 1 {
RTX51 FULL支持任务最多达64个，但一般 RTX51 TINY支持最大16个标准任务。
RTX51任务状态
1)运行(RUNNING):当前正在运行的任务处于 RUNNING状态，同一时间只有1个任务可以运行。
2)就绪(READY):等待运行的任务处于READY状态， 在当前运行的任务退出运行状态后，就绪队列中 优先级最高的任务进入到运行状态。
int i;
while (1) {
/* 无穷循环
counter1++;
/* counter1加1
for(i=0;i<1000;i++);
P1_1=!P1_1;
}Βιβλιοθήκη Baidu
}
*/ */
*/ */
13.3.2 RTX51事件
在等待一个任务的时间片到达时， RTX51使 用os_wait函数通知RTX51，让另一个任务开始执 行。这个功能终止正在运行的当前任务，然后等 待指定事件的发生。这时，任意数量的其它任务 仍可以执行。
RTX51支持的事件
*中断(interrupt)：适用于RTX51 Full，一个 任务可以等待8051硬件中断。
*信号量(semaphore)：适用于RTX51 Full， 信号量用于管理共享的系统资源。通过使用 “令牌”，允许在同一时刻只有一个任务使 用某些资源。如果几个任务申请访问同一个 资源，那么首先提出申请的将允许访问，其 它的任务进入等待队列，直到第1个任务操 作完毕，下一个任务才能继续。
本例子的结果是 counter0每5个时钟报时周期加1，而 counter1每10个时钟报时周期加 1。
2 使用RTX51的信号
可以使用 os_wait功能暂停一个任务并等待从另一个 任务发出的信号或旗标。这可以用于协调两个或更多的任
务，等待一个信号会系统会执行如下工作：如果一任务在 等待一个信号并且信号标志是0，在这个信号被发送之前， 这个任务将一直处于挂起状态；如果信号标志已经是1， 当任务查询信号时，信号标志会被清除并且继续执行任务。
例13-3-2 下面的例子演示在允许其它任务执行时,如何使用 os_wait 函数延迟执行。
#include <rtx51tny.h> /* RTX-51 tiny functions & defines */
long counter0;
/*任务0的计数器
*/
long counter1;
/*任务1的计数器
别的任务是按照时间片分别占用CPU 的。 RTX51任务有4个优先级：0、1、2 可以分配给标准任务，
优先级3是为快速任务保留的。每个任务都可以等待事件的发 生，而并不增加系统的负担；任务可以等待消息、信号、 中断、 超时事件或者它们的组合。
任务切换是按照一定规则进行的，包括：进入到“就绪” 状态的优先级高的任务先执行；如果“就绪” 状态的几个任务 是同一个优先级，那么最先进入“就绪”状态的先执行。 任务 状态切换如图13-3-1所示。
RTX51的等待功能支持以下事件： *超时(timeout)：挂起运行的任务指定数量的时 钟周期。
*间隔(interval)：类似于超时，但是软件定时器 没有复位，典型应用是产生时钟。
*信号(signal)：用于任务内部同步协调。
RTX51支持的事件
*消息(message)：适用于RTX51 Full用于信息的 交换。我们可以把一个消息发送到一个特定的邮 箱。消息由2字节组成，可以是用户按照自己的需 求定义的数据，也可以是指向数据的指针。 如果邮箱的消息列表已满，而且是中断发送 消息，这个消息将会丢失；如果是任务发送消息， 那么任务将会进入到等待状态，直到邮箱重新有 了位置可以接收这一条信息。 邮箱是按照FIFO的原则来管理消息的，如果 几个任务都在等待接收消息，那么最先进入等待 接收队列的将接收消息。一个邮箱最多可以存储8 条消息。当邮箱满的时候，最多只能有16个等待 任务。
#include <rtx51tny.h> /* RTX-51 tiny 头文件 */
#include<reg52.h>
long counter0;
/* 任务0的计数器 */
long counter1;
/*任务1的计数器
*/
long counter2;
/*任务2的计数器
*/
sbit P1_0=P1^0;
1 使用os_wait函数
os_wait()函数挂起一个任务来等待一个事件的发生。这样可 以同步2个或几个任务。它的工作过程如下：当任务等待的事 件没有发生的时候，系统挂起这个任务；当事件发生时，系 统根据任务切换规则切换任务。使用os_wait函数等待的最简 单的事件是RTX51 时钟报时信号中的超时周期，该类型的事 件可用于需要产生延时的任务。这可用作代码中的切换查询 在这样的情况下只需要每50ms 检查一次切换。