ucos-II操作系統(tǒng)概述及任務(wù)管理

1、演講人：伍瑩瑩演講人：伍瑩瑩 目前目前,嵌入式系統(tǒng)在家電、嵌入式系統(tǒng)在家電、 移動電話、移動電話、 PDA等等各種領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛各種領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,程序設(shè)計也越來越復(fù)雜程序設(shè)計也越來越復(fù)雜,這就需要采用一個通用的嵌入式操作系統(tǒng)來對其這就需要采用一個通用的嵌入式操作系統(tǒng)來對其進行管理和控制。移植了操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)進行管理和控制。移植了操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)開發(fā),可大大減輕程序員的負擔可大大減輕程序員的負擔,操作系統(tǒng)提供了多操作系統(tǒng)提供了多任務(wù)的管理功能任務(wù)的管理功能,只需專注于每個任務(wù)的管理。對只需專注于每個任務(wù)的管理。對于不同的應(yīng)用于不同的應(yīng)用,可以按照相同的步驟完成系統(tǒng)設(shè)計。可

2、以按照相同的步驟完成系統(tǒng)設(shè)計。 如果更換硬件平臺如果更換硬件平臺,則只需要對操作系統(tǒng)進行少量則只需要對操作系統(tǒng)進行少量的移植工作的移植工作, 與硬件無關(guān)的應(yīng)用代碼完全無需修改。與硬件無關(guān)的應(yīng)用代碼完全無需修改。背景背景n商用型的實操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價格昂貴,如Vxworks、QNX、WinCE、Palm OS等。n免費型的實時操作系統(tǒng)在價格方面具有優(yōu)勢，目前主要有Linux,C/OS是一種源碼開放的商業(yè)RTOS。常見的嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)實時嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，大體上可分為兩種，實時嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，大體上可分為兩種，商用型和

3、免費型。商用型和免費型。C/OS簡介簡介1、C/OSMicro Controller OS，微控制器操作系統(tǒng)。2、C/OS簡介n美國人Jean Labrosse 1992年完成。n應(yīng)用面覆蓋了諸多領(lǐng)域，如照相機、醫(yī)療器械、音響設(shè)備、發(fā)動機控制、高速公路電話系統(tǒng)、自動提款機等 。n1998年C/OS-II，目前的版本C/OS IIV2.61，2.72。n2000年，得到美國航空管理局（FAA）的認證，可以用于飛行器中。v公開源代碼公開源代碼v可移植性（可移植性（Portable）v可固化（可固化（ROMable） C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計的，這就意味著，只要讀者有固化手 段（C編譯、連

4、接、下載和固化）， C/OS-II可以嵌入到讀者的產(chǎn)品 中成為產(chǎn)品的一部分。v可裁剪（可裁剪（Scalable）可以只使用C/OS-II中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)服務(wù)。也就是說某產(chǎn) 品可以只使用很少幾個C/OS-II調(diào)用，而另一個產(chǎn)品則使用了幾乎所 有 C/OS-II的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的C/OS-II所需的存儲器空 間（RAM和ROM）。這種可剪裁性是靠條件編譯實現(xiàn)的。C/OS-II的性能特點的性能特點v 占先式（占先式（Preemptive）v 多任務(wù)多任務(wù) C/OS-II可以管理64個任務(wù)，然而，目前這一版本保留8個給系統(tǒng)。應(yīng)用程序最多可以有256個任務(wù)v 可確定性可確定性 全部 C

5、/OS-II的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時間具有可確定性。v 任務(wù)棧任務(wù)棧 每個任務(wù)有自己單獨的棧， C/OS-II允許每個任務(wù)有不同的?？臻g，以便壓低應(yīng)用程序?qū)AM的需求。C/OS-II的性能特點的性能特點C/OS-II的性能特點的性能特點v 系統(tǒng)服務(wù)系統(tǒng)服務(wù) C/OS-II提供很多系統(tǒng)服務(wù)，例如郵箱、消息隊列、信號量、塊大小固定的內(nèi)存的申請與釋放、時間相關(guān)函數(shù)等。v 中斷管理中斷管理 中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時掛起，如果優(yōu)先級更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達255層。v 穩(wěn)定性與可靠性穩(wěn)定性與可靠性C/OS-II的文件結(jié)構(gòu)的文件結(jié)構(gòu)應(yīng)用程

6、序軟件uC/OS-II(與處理器無關(guān)的代碼)OS_CORE.C、OS_MBOX.COS_MEM.C、OS_SEM.C、OS_TIME.C、OS_FLAGS.C、uC/OS-II.C、uC/OS-II.HOS_Q.C、OS_TASK.CuC/OS-II設(shè)置（與應(yīng)用相關(guān)的代碼）OS_CFG.HINCLUDES.HuC/OS-II移植(與處理器相關(guān)的代碼)OS_CPU.HOS_CPU_A.ASMOS_CPU_C.CCPU時鐘軟件硬件移植移植, 就是使一個實時內(nèi)核能在某個微處理器或微控制器上運行。就是使一個實時內(nèi)核能在某個微處理器或微控制器上運行。C/OS-II移植移植要使要使 C/OS- II 能夠

7、正常運行能夠正常運行,處理器必須滿足以下幾處理器必須滿足以下幾個條件個條件n(1)處理器的 C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；n(2)在程序中可以打開或者關(guān)閉中斷；n(3) 處理器支持中斷, 并且能產(chǎn)生定時中斷 (通常在 l0l000Hz之間)；n(4)處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧；n(5)處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器存儲和讀出到堆棧(或者內(nèi)存)的指令。 對對 C/OS- II 的移植實際上就是對與處理器有關(guān)的代碼進行重的移植實際上就是對與處理器有關(guān)的代碼進行重寫或修改。寫或修改。 一般移植代碼結(jié)構(gòu)由四部分組成，分別是用戶代碼部分用戶代碼部分、 核核心代碼部分心代碼部分、 設(shè)置代碼部

8、分設(shè)置代碼部分、與處理器相關(guān)的移植代碼與處理器相關(guān)的移植代碼部分。用戶代碼即應(yīng)用軟件,用來實現(xiàn)用戶的具體要求；核心代碼部分，包含OS_CORE.C、COS_FLAG.C、OS_MBOX.C、OS_MEME.C、OS_Q.C、OS_SEM.C、OS_TASK.C、 OS_TIME.C、 C/OS- II.C、 C/OS- II.H 十個文件；設(shè)置代碼部分,即 C/OS-II 配置代碼,包含 OS_CFG.H、INCLUDES.H 兩個文件，用來配置事件控制塊的數(shù)目以及是否包含消息管理相關(guān)代碼等；與處理器相關(guān)代碼即 C/OS- II 要移植的處理 器配置代碼，包含OS_CPU.H、OS_CPU_A

9、.ASM、OS_CPU_C.C三個文件，在在 C/OS- II 的移植過程中，用戶所需要關(guān)注的就是的移植過程中，用戶所需要關(guān)注的就是這部分文件這部分文件。C/OS-II移植移植C/OS-II任務(wù)管理任務(wù)管理nC/OS-可以管理多達64個任務(wù)；n每個任務(wù)被賦以不同的優(yōu)先級，取值從0到OS_LOWEST_PRIO-2，數(shù)值越小，優(yōu)先級越高；n系統(tǒng)保留了優(yōu)先級為0、1、2、3、OS_LOWEST_PRIO-3、OS_LOWEST_PRI0-2，OS_LOWEST_PRI0-1以及OS_LOWEST_PRI0這8個任務(wù)以被將來使用，用戶可以有56個應(yīng)用任務(wù)；n任務(wù)的優(yōu)先級同樣也是它的標識號ID。任務(wù)管

10、理的系統(tǒng)服務(wù)任務(wù)管理的系統(tǒng)服務(wù)n創(chuàng)建任務(wù)n刪除任務(wù)n修改任務(wù)的優(yōu)先級n掛起和恢復(fù)任務(wù)n獲取一個任務(wù)的有關(guān)信息任務(wù)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換任務(wù)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換v在用戶任務(wù)函數(shù)中，必須包含至少一次對操作在用戶任務(wù)函數(shù)中，必須包含至少一次對操作系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)的調(diào)用，否則比起優(yōu)先級低的任務(wù)系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)的調(diào)用，否則比起優(yōu)先級低的任務(wù)將無法得到運行機會，這是用戶函數(shù)和普通函數(shù)將無法得到運行機會，這是用戶函數(shù)和普通函數(shù)的明顯區(qū)別。的明顯區(qū)別。v任務(wù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)按任務(wù)的執(zhí)行方式可以分為任務(wù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)按任務(wù)的執(zhí)行方式可以分為3類：類：單次執(zhí)行單次執(zhí)行、周期性執(zhí)行周期性執(zhí)行和和事件觸發(fā)執(zhí)行事件觸發(fā)執(zhí)行。任務(wù)設(shè)計任務(wù)設(shè)計單次執(zhí)行任務(wù)函

11、數(shù)結(jié)構(gòu)單次執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)nvoid myTask(void)進行準備工作的代碼；任務(wù)實體代碼；調(diào)用任務(wù)刪除函數(shù)；/調(diào)用OSTaskDel(OS_PRIO_SELF)通過創(chuàng)建任務(wù)函數(shù)來啟動，當該任務(wù)被另一個任務(wù)或者主函數(shù)創(chuàng)建時，就進入就緒狀態(tài)，等到比他優(yōu)先級高的任務(wù)都掛起時獲得運行權(quán)，進入運行狀態(tài)，任務(wù)完成后自我刪除。周期性執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)周期性執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)nvoid myTask(void)進行準備工作的代碼；while(1)任務(wù)實體代碼；調(diào)用系統(tǒng)延時函數(shù)；/把CPU的控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，使/自己掛起。當延時時間到時，重/新進入就緒狀態(tài)。事件觸發(fā)執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)事件觸發(fā)執(zhí)行任務(wù)函數(shù)結(jié)構(gòu)nvoid myTask(void)進行準備工作的代碼；while(1)調(diào)用獲取事件的函數(shù)；/如等待信號量、等待郵箱中的消息等任務(wù)實體代碼；任務(wù)劃分原則任務(wù)劃分原則n以C