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uC/OS-II源碼分析

時(shí)間：2014-07-30 22:58:19
關(guān)鍵字： 源碼    UC/OS-II    STC    PTC   
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[導(dǎo)讀] 內(nèi)核結(jié)構(gòu)<!--[if !supportLists]-->1， <!--[endif]-->臨界區(qū)，OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL為了處理臨界區(qū)代碼，必須關(guān)中斷，等處理完畢后，再開(kāi)中斷。關(guān)中斷可

 內(nèi)核結(jié)構(gòu)

<!--[if !supportLists]-->1， <!--[endif]-->臨界區(qū)，OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL

為了處理臨界區(qū)代碼，必須關(guān)中斷，等處理完畢后，再開(kāi)中斷。關(guān)中斷可以避免其他任務(wù)或中斷進(jìn)入臨界區(qū)代碼。uC/OS-II定義了這兩個(gè)宏來(lái)實(shí)現(xiàn)，但注意一條：調(diào)用uC/OS-II功能函數(shù)時(shí)，中斷應(yīng)該總是開(kāi)著的。

1)當(dāng)OS_CRITICAL_METHOD= = 1時(shí)，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)如下：

#defineOS_ENTER_CRITICAL()disable_int()

#defineOS_EXIT_CRITICAL()enable_int()

但這樣有一個(gè)問(wèn)題，如果禁止中斷的情況下調(diào)用uC/OS-II功能函數(shù)，那么從功能函數(shù)返回時(shí)，中斷可能變成允許的了，而實(shí)際上還是希望是禁止的。

2)當(dāng)OS_CRITICAL_METHOD= = 2時(shí)，實(shí)現(xiàn)如下：

#defineOS_ENTER_CRITICAL()

asm(“PUSHPSW”);

asm(“DI”);

#defineOS_EXIT_CRITICAL()

asm(“POPPSW”);

執(zhí)行OS_ENTER_CRITICAL()時(shí)，先將中斷狀態(tài)保存到堆棧，然后關(guān)中斷;執(zhí)行OS_EXIT_CRITICAL()時(shí)，再?gòu)亩褩Ｖ谢謴?fù)原來(lái)的中斷開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。這種方法不會(huì)改變中斷狀態(tài)，避免前面的問(wèn)題。

3)當(dāng)OS_CRITICAL_METHOD= = 3時(shí)，實(shí)現(xiàn)如下：

#defineOS_ENTER_CRITICAL()

cpu_sr=get_processor_psw();

disable_interrupts();

#defineOS_EXIT_CRITICAL()

set_processor_psw(cpu_sr);

將處理器狀態(tài)字保存在局部變量中。

<!--[if !supportLists]-->2， <!--[endif]-->任務(wù)是一個(gè)無(wú)限循環(huán)，返回類(lèi)型為void,參數(shù)void*,用于傳數(shù)據(jù)給任務(wù)。任務(wù)可以調(diào)用OSTaskDel(OS_PRIO_SELF)進(jìn)行自我刪除。任務(wù)有5種狀態(tài)：

<!--[if !supportLists]-->1) <!--[endif]-->睡眠態(tài)。任務(wù)駐留在程序空間(ROM或RAM),還未交給uC/OS-II來(lái)管理。

<!--[if !supportLists]-->2) <!--[endif]-->就緒態(tài)。OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()來(lái)創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)后，就進(jìn)入就緒態(tài)。任務(wù)可以調(diào)用OSTaskDel返回到睡眠態(tài)，或調(diào)用該函數(shù)讓另一個(gè)任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。

<!--[if !supportLists]-->3) <!--[endif]-->運(yùn)行態(tài)。OSStart()啟動(dòng)多任務(wù)運(yùn)行。它只在啟動(dòng)時(shí)調(diào)用一次，運(yùn)行就緒列表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。就緒的任務(wù)只有當(dāng)所以?xún)?yōu)先級(jí)比其高的任務(wù)轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，或者是被刪除了，才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。

<!--[if !supportLists]-->4) <!--[endif]-->等待狀態(tài)。正在運(yùn)行的任務(wù)可以調(diào)用OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()將自身延遲一段時(shí)間進(jìn)入等待狀態(tài)，一直到延遲時(shí)間到來(lái)。這兩個(gè)函數(shù)會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行任務(wù)切換，選擇下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)運(yùn)行。等待時(shí)間過(guò)去后，系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)OSTimeTick()使延遲了的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。

正在運(yùn)行的任務(wù)也可能需要等待某一事件的發(fā)生，可以調(diào)用：OSFlagPend(),OSSemPend(),OSMutexPend(),OSMboxPend(),OSQPend()等函數(shù)。若某事件未發(fā)生，則任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到事件發(fā)生。當(dāng)任務(wù)因等待事件被掛起時(shí)，下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)得到CPU。當(dāng)事件發(fā)生了或超時(shí)，被掛起的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。事件發(fā)生的報(bào)告可能來(lái)自另一個(gè)任務(wù)或中斷服務(wù)子程序。

<!--[if !supportLists]-->5) <!--[endif]-->中斷服務(wù)態(tài) 。被中斷的任務(wù)進(jìn)入中斷服務(wù)態(tài)，從而被掛起，中斷服務(wù)子程序得到CPU,后者可能報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件發(fā)生，從而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。因此從中斷服務(wù)子程序返回前，uC/OS-II要判斷被中斷的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和就緒列表中其他任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高低，選擇最高的任務(wù)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。

<!--[if !supportLists]-->6) <!--[endif]-->當(dāng)所以任務(wù)都在等待事件發(fā)生或等待延遲的時(shí)間結(jié)束時(shí)，uC/OS-II運(yùn)行OSTaskIdle()任務(wù)。

<!--[if !supportLists]-->3， <!--[endif]-->任務(wù)控制塊(OS_TCB)

建立一個(gè)任務(wù)時(shí)，一個(gè)OS_TCB就被賦值。當(dāng)任務(wù)的CPU被剝奪時(shí)，用它來(lái)保存任務(wù)的狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)重新得到CPU時(shí)，它也能保證任務(wù)從當(dāng)時(shí)被中斷的那一點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。OS_TCB全部駐留在RAM中。

typedefstructos_tcb

{

OS_STK*OSTCBStkPtr;/*指向當(dāng)前任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔?/

#ifOS_TASK_CREATE_EXT_EN>0

void*OSTCBExtPtr;/*指向用戶定義的任務(wù)控制塊擴(kuò)展*/

OS_STK*OSTCBStkBottom;/*指向棧底的指針*/

INT32UOSTCBStkSize;/*棧中可容納的元素?cái)?shù)目(

uC/OS-II允許每個(gè)任務(wù)的堆棧容量任意，)*/

INT16UOSTCBOpt;/*傳給OSTaskCreateExt()的任務(wù)選擇項(xiàng)*/

INT16UOSTCBId;/*TaskID(0..65535)*/

#endif

structos_tcb*OSTCBNext;/*TCB列表中指向下一個(gè)TCB的指針*/

structos_tcb*OSTCBPrev;/*TCB列表中指向上一個(gè)TCB的指針*/

#if((OS_Q_EN>0)&&(OS_MAX_QS>0))||(OS_MBOX_EN>0)||(OS_SEM_EN>0)||(OS_MUTEX_EN>0)

OS_EVENT*OSTCBEventPtr;/*指向事件控制塊的指針*/

#endif

#if((OS_Q_EN>0)&&(OS_MAX_QS>0))||(OS_MBOX_EN>0)

void*OSTCBMsg;/*指向傳遞給任務(wù)的消息的指針，消息來(lái)自O(shè)SMboxPost()orOSQPost()*/

#endif

#if(OS_VERSION>=251)&&(OS_FLAG_EN>0)&&(OS_MAX_FLAGS>0)

#ifOS_TASK_DEL_EN>0

OS_FLAG_NODE*OSTCBFlagNode;/*指向事件標(biāo)志節(jié)點(diǎn)的指針*/

#endif

OS_FLAGSOSTCBFlagsRdy;/*使任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)的事件標(biāo)志*/

#endif

INT16UOSTCBDly;/*讓任務(wù)延時(shí)若干節(jié)拍或把任務(wù)掛起一段時(shí)間等待某一事件發(fā)生時(shí)使用的計(jì)時(shí)變量*/

INT8UOSTCBStat;/*任務(wù)狀態(tài)*/

INT8UOSTCBPrio;/*任務(wù)優(yōu)先級(jí)(0==highest,63==lowest)*/

//下面四個(gè)變量用于加速任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)或進(jìn)入等待事件發(fā)生狀態(tài)的過(guò)程，算法比較巧妙

INT8UOSTCBX;/*Bitpositioningroupcorrespondingtotaskpriority(0..7)*/

INT8UOSTCBY;/*Indexintoreadytablecorrespondingtotaskpriority[!--empirenews.page--]

INT8UOSTCBBitX;/*Bitmasktoaccessbitpositioninreadytable

INT8UOSTCBBitY;/*Bitmasktoaccessbitpositioninreadygroup

#ifOS_TASK_DEL_EN>0

BOOLEANOSTCBDelReq;/*表面任務(wù)是否需要?jiǎng)h除自己*/

#endif

}OS_TCB;

uC/OS-II在通過(guò)OS_MAX_TASKS定義了最大的任務(wù)數(shù)目，這也決定了分配給用戶程序的任務(wù)控制塊OS_TCB的數(shù)目，但此外uC/OS-II還分配給系統(tǒng)任務(wù)OS_N_SYS_TASKS若干個(gè)額外的任務(wù)控制塊，供其內(nèi)部使用。uC/OS-II初始化時(shí)，所以任務(wù)控制塊都被鏈接成單向空任務(wù)鏈表，任務(wù)一旦建立，空任務(wù)控制塊指針OSTCBFreeList指向的任務(wù)控制塊就賦給該任務(wù)，然后OSTCBFreeList調(diào)整為指向鏈表中下一個(gè)空任務(wù)控制塊。一旦任務(wù)被刪除，任務(wù)控制塊被還給空任務(wù)鏈表。

任務(wù)建立時(shí)，OS_TCBInit()初始化任務(wù)控制塊,函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調(diào)用任務(wù)控制塊初始化函數(shù)TCBInit。

INT8UOS_TCBInit(INT8Uprio,OS_STK*ptos,OS_STK*pbos,INT16Uid,INT32Ustk_size,void*pext,INT16Uopt)

{

#ifOS_CRITICAL_METHOD==3/*為CPU狀態(tài)寄存器分配內(nèi)存*/

OS_CPU_SRcpu_sr;

#endif

OS_TCB*ptcb;

OS_ENTER_CRITICAL();

ptcb=OSTCBFreeList;/*從空閑TCB鏈表中取一個(gè)空TCB*/

if(ptcb!=(OS_TCB*)0)

{//取到了空TCB

OSTCBFreeList=ptcb->OSTCBNext;/*更新空閑TCB鏈表頭指針*/

OS_EXIT_CRITICAL();

ptcb->OSTCBStkPtr=ptos;/*保存棧頂指針到TCB*/

ptcb->OSTCBPrio=(INT8U)prio;/*保存任務(wù)優(yōu)先級(jí)到TCB*/

ptcb->OSTCBStat=OS_STAT_RDY;/*任務(wù)狀態(tài)設(shè)置為就緒*/

ptcb->OSTCBDly=0;/*任務(wù)不延時(shí)等待*/

#ifOS_TASK_CREATE_EXT_EN>0//使用擴(kuò)展

ptcb->OSTCBExtPtr=pext;/*保存TCB擴(kuò)展指針*/

ptcb->OSTCBStkSize=stk_size;/*保存棧大小*/

ptcb->OSTCBStkBottom=pbos;/*保存棧底*/

ptcb->OSTCBOpt=opt;/*保存任務(wù)選擇項(xiàng)*/

ptcb->OSTCBId=id;/*保存任務(wù)ID*/

#else//不使用擴(kuò)展

pext=pext;

stk_size=stk_size;

pbos=pbos;

opt=opt;

id=id;

#endif

#ifOS_TASK_DEL_EN>0

ptcb->OSTCBDelReq=OS_NO_ERR;//初始化刪除標(biāo)志

#endif

ptcb->OSTCBY=prio>>3;/*預(yù)先計(jì)算X,Y,BitXandBitY*/

ptcb->OSTCBBitY=OSMapTbl[ptcb->OSTCBY];

ptcb->OSTCBX=prio&0x07;

ptcb->OSTCBBitX=OSMapTbl[ptcb->OSTCBX];

#ifOS_EVENT_EN>0

ptcb->OSTCBEventPtr=(OS_EVENT*)0;/*任務(wù)不等待任何事件發(fā)生*/

#endif

#if(OS_VERSION>=251)&&(OS_FLAG_EN>0)&&(OS_MAX_FLAGS>0)&&(OS_TASK_DEL_EN>0)

ptcb->OSTCBFlagNode=(OS_FLAG_NODE*)0;/*任務(wù)不等待事件標(biāo)志*/

#endif

#if(OS_MBOX_EN>0)||((OS_Q_EN>0)&&(OS_MAX_QS>0))

ptcb->OSTCBMsg=(void*)0;/*沒(méi)有接收任何消息*/

#endif

#ifOS_VERSION>=204

OSTCBInitHook(ptcb);

#endif

OSTaskCreateHook(ptcb);/*調(diào)用用戶定義的鉤子函數(shù)*/

OS_ENTER_CRITICAL();

OSTCBPrioTbl[prio]=ptcb;

ptcb->OSTCBNext=OSTCBList;/*將TCB插入已經(jīng)建立任務(wù)的雙向鏈表中*/

ptcb->OSTCBPrev=(OS_TCB*)0;

if(OSTCBList!=(OS_TCB*)0){

OSTCBList->OSTCBPrev=ptcb;

}

OSTCBList=ptcb;

OSRdyGrp|=ptcb->OSTCBBitY;/*讓用戶進(jìn)入就緒態(tài)*/

OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY]|=ptcb->OSTCBBitX;

OS_EXIT_CRITICAL();

return(OS_NO_ERR);

}

OS_EXIT_CRITICAL();

return(OS_NO_MORE_TCB);

}

作者：mayt

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