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文檔簡介
嵌入式實時操作系統(tǒng)
μC/OS-II講座北華大學任哲2006廣州為什么要學習μC/OS-II一.凡從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工作的人,必須對嵌入式操作系統(tǒng)有足夠的了解。二.對于初學者,從μC/OS-II開始是個明智的選擇。1.μC/OS-II麻雀雖小,卻五臟基本全(它是個微內核)。2.可以學習實時系統(tǒng)的一些編程技巧。3.可以把在學校中學到的操作系統(tǒng)抽象概念具體化。4.具有很強的實用性。5.學習數據結構應用的好例子。講座的主要內容一.計算機操作系統(tǒng)的基本概念二.操作系統(tǒng)中常用的數據結構三.并發(fā)操作系統(tǒng)的概念四.任務的要素五.μC/OS-II的任務管理(任務調度)六.μC/OS-II的中斷和時鐘七.μC/OS-II的任務的同步與通信八.μC/OS-II的存儲管理九.硬件抽象層和測試臺操作系統(tǒng)是一種為應用程序提供服務的系統(tǒng)軟件,是一個完整計算機系統(tǒng)的有機組成部分。從層次來看,操作系統(tǒng)位于計算機硬件之上,應用軟件之下。所以也把它叫做應用軟件的運行平臺。什么是計算機操作系統(tǒng)(OperatingSystem,OS)它在計算機應用程序與計算機硬件系統(tǒng)之間,屏蔽了計算機硬件工作的一些細節(jié),并對系統(tǒng)中的資源進行有效的管理。通過提供函數(應用程序接口(API)),從而使應用程序的設計人員得以在一個友好的平臺上進行應用程序的設計和開發(fā),大大地提高了應用程序的開發(fā)效率。計算機操作系統(tǒng)的作用從用戶的角度來看,它就是一大堆函數(API和系統(tǒng)函數),用戶可以調用(普通調用或系統(tǒng)調用)它們來對系統(tǒng)資源進行操作。計算機硬件用匯編語言編寫的硬件抽象層高級語言的接口應用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)計算機操作系統(tǒng)的功能處理器的管理存儲管理網絡和通信的管理I/O設備管理文件管理任務管理任務表存儲分配表文件目錄設備表總之,需要一大堆表操作系統(tǒng)中經常使用的數據結構(數組)數組1。同一數據類型數據的集合;2。占用連續(xù)內存空間;3。其中的所有元素名稱都相同,但每個元素都有一個編號;4。元素名去掉編號(下標),得到的是數組名,數組名是個指針。inta[10]a[0]a[1]a[2]a[3]a[9]aa+1使用上的特點:1。分類存放;2。檢索速度快且恒定;3。缺點:占用連續(xù)空間大……a+2a+3a+9應用:記錄同類事物的表操作系統(tǒng)中經常使用的數據結構(位圖)位圖是數組的一種特殊應用a[10](可以記錄80個事物的狀態(tài))a[0]a[1]a[2]a[3]a[9]aa+1……a+2a+3a+9應用:登記表1/0D7D6D5D4D3D2D1D0操作系統(tǒng)中經常使用的數據結構(結構)1。不同數據類型數據的集合;2。占用連續(xù)內存空間;structStudent{intage;char*name;charsex;};使用上的特點:1。不分類存放,但用來描述同一事物;2。檢索速度快且恒定;應用:通訊錄中的一條記錄、工具箱、廚房等等nextnext兩個元素的鏈表操作口系統(tǒng)仗中經憂常使邁用的數悲據結判構(音鏈表爬)st腫ru形ctSt稻ud毅en奔t{St得ud幼en取t*魯ne規(guī)xtin殺tag患e;ch仰ar栗*n聞am晉e;ch河ar園s啦ex竊;};1。同桶數據字類型星數據奏的集資合;2。不占用改連續(xù)冰內存扶空間晉。使用棟上的煮特點筋:1。分類存放便,但掃空間廉上不載連續(xù)庭(不驕需要沉大量貫的連提續(xù)存幸儲空紙間)扮;2。檢倡索速窮度慢,且耗息費的時間魚不固掏定;應用采:存放雪大量根的較蘭大的表溫,類拾似檔駕案柜操作趕系統(tǒng)倚中經豈常使星用的數瓜據結散構(網隊列腎)按照先進新先出的規(guī)姑則組去織的域數據虎結構可以槐用數組也可所以用鏈表來實府現(xiàn)主要悔用于掀對象馳的排甜隊操作輝系統(tǒng)陣中經詳常使魯用的數每據結扣構(怎堆棧畢)按照先進嫂后出規(guī)則平組織秋的數端據結冬構主要評用數浸組來罩實現(xiàn)主要醒用于程序志模塊為的嵌阿套運而行什么板是多莊任務露系統(tǒng)簡單戒地說從,就拌是能均用一摩個處所理器并發(fā)污(注河意,宵不是休同時忠!萌)地運左行多劑個程暗序的響計算燈機管惱理系上統(tǒng)。并發(fā):由同蛋一個孕處理久器輪棍換地運行朋多個告程序改?;蛘照哒f極是由褲多個程序脹輪班貫地占津用處綠理器黃這個擺資源籠。且在哲占用熟這個沸資源看期間元,并元不一定能洋夠把閃程序種運行循完畢叔。并發(fā)過程示意圖處理援器如毯何進車行程巷序的切換榴?程序蜓的切青換(住兩句躬話)處理飲器是勢個傻寬瓜,PC讓它膀干啥節(jié),它浪就干得啥。PC是個路指路爸器,煌它指賺向哪兒,疤處理義器就六去哪煎兒。從此論可以飯知道禽,哪癢個程飾序占華有了PC,哪個向程序至就占墳有了笑處理抖器。
=PC深刻野地理統(tǒng)解PC是理錯解系樂統(tǒng)進行圖程序益切換刻動作聯(lián)的關熱鍵。所謂切換就是:PC目標地址如何帖操作PC指令擇:不同棒的計梁算機則類型底的指釘令是預不同嚇的。數據成傳送篇指令子程蹄序返叢回指受令(由堆棧彈匪出)中斷票服務伏程序偵返回己指令(由堆榜棧彈尺出)小結系統(tǒng)盾是通鴿過把炒待運津行程柜序的怕地址循賦予旱程序拔計數截器PC來實昨現(xiàn)程踐序的翼切換惕的。任務蘇代碼任務輛堆棧內存處理安器PCSP任務鬼運行燒時與處理會器之珍間的議關系處理澤器通營過兩尸個指默針寄限存器猜(PC和SP)來與慎任務貍代碼諷和任罷務堆曲棧建洞立聯(lián)珍系并安運行岔它寄存屢器組程序運行環(huán)境運行琴環(huán)境餓包括族了兩故部分球:處床理器撐中的獄運行煙環(huán)境被和內起存中削的運職行環(huán)搖境任務代碼任務堆棧內存處理歌器PCSP多任務霉時的問題任務代碼任務堆棧內存任務代碼任務堆棧內存?當有多個種任務唐時,跪處理盆器中康的運臨行環(huán)侮境應憐該怎餓么辦閃?寄存滑器組程序飲運行拐環(huán)境程序虛擬處理器PCSP虛擬處理器PCSP虛擬處理器PCSP虛擬處理器PCSP調度器多任務梨時任膚務與蛙處理葛器坊之間遇關系的處理程序處理器PCSP在內壁存中條為每廉個任鼠務創(chuàng)飄建一腔個虛鳳擬的鉛處理燥器(刻處理周器部壟分的撥運行饑環(huán)境由操嗚作系梳統(tǒng)的調度六器按某辰種規(guī)城則來后進行縣這兩載個復闖制工希作復制當需要運行某個任務時就把該任務的虛擬處理器復制到實際處理器中復制當需要中止當前任務時,則把任務對應的虛擬處理器復制到內存復制再把另一個需要運行的任務的虛擬處理器復制到實際處理器中寄存雅器組寄存斑器組也就族是說梨,任膀務的都切換拜是任務運行節(jié)環(huán)境勝的切苗換虛擬六處理放器虛擬爹處理爆器應限該存改儲的希主要腎信息劍:1。程合序的蜓斷點獎地址秤(PC)2。任務照堆棧耕指針?。⊿P)3。程序充狀態(tài)敲字寄傘存器匹(PS辰W)4。通用華寄存橡器內恭容5。函慎數調浴用信艙息(乒已存額在于溜堆棧由)另外工再用紐奉一個彈數據得結構薯保存膽任務掠堆棧指針陪(SP),這個彼數據躲結構叉叫做染任務控制央塊,洋它除然了保剪存任知務堆惱棧指預針之外還嶺要負滔責保糠存任塌務其武他信哥息。這些輪內容任通常懼保存僑在任鞭務堆鬼棧中借,這眨些內綱容也液常叫粉做任荷務的塊上下面文。任務咽控制擁塊是生由操減作系被統(tǒng)另維行構怨造的貼一個既數據居結構街,每闊個任席務都襪有一膨個。任務曉控制敲塊結箱構的愿主要遵成員ty船pe案de暑fst腫ru辜ctos該_t右cb{OS郵_S顧TK烈*OS陳TC橡B(yǎng)S悔tk譯Pt港r;//指向水任務麗堆棧傘棧頂外的指拾針……IN把T8夠UOS暑TC蜓BS桶ta刊t;//任務檔的當和前狀磨態(tài)標歷志IN柴T8聞UOS幻玉TC理BP盯ri南o;//任務諷的優(yōu)驚先級瞧別……}OS屢_T飽CB;任務代碼任務堆棧內存任務控制塊其實扭,程錄序切形換的地關鍵狼是把程耀序的私有仙堆棧貍指針賦予處愧理器烏的堆觀棧指戒針SP實質秒上系俗統(tǒng)是博通過SP的切值換來實艱現(xiàn)程冶序的喪切換甩的。要建勁立一酬個概糾念:鹿具有控制塔塊的鮮程序跨才是有一個可以歇被系忠統(tǒng)所需運行沉的任合務。程序公代碼滔、私紹有堆繩棧、熟任務控鴨制塊是任字務的螞三要致件。任務??刂破穳K提別供了鑄運行歐環(huán)境的型存儲卷位置襯。任務訴的基矮本概都念把一花個大籌型任夜務分徑解成注多個藥小任佳務,掌然后劑在計單算機賴中通呈過運攪行這鴉些小艘任務怎,最景終達俊到完筒成大間任務啟的目耐的。在μC/葛OS假-I攏I中,叨與上燙述那鼠些小肺任務幟對應辯的程煉序實腿體就慣叫做嗽“任壩務”重(實旅質上帽是一花個線辱程)楊,μC/艷OS蘆-I屑I就是跳一個仔能對儀這些跌小任叫務的彎運行雷進行怨管理容和調唱度的寧多任閱務操蘭作系妹統(tǒng)。從應家用程哲序設型計的咸角度株來看捎,μC/跪OS息-I粒I的任伯務就姥是一郊個用避戶編擱寫的C函數圍和與倚之相丈關聯(lián)梯的一等些數袋據結口構而貝構成傍的一教個實跨體。任務代碼任務堆棧內存在內存中應該存有任務的代碼和與該任務配套的堆棧任務趁切換干過程獲得煤待運本行任哲務的攜任務京控制銜塊TC悅B恢復待運行任
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