嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核分析解讀

1、關(guān)于對(duì)UC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核分析一、uc/os-n概述1、uc/os-n的基本概念UC/OS是源碼公開的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，具有源代碼開放、內(nèi)核小、實(shí)時(shí)性好的突出優(yōu)點(diǎn)，能夠被移植到各種微處理器和微控制器上。我們今天所分析的HC/os-n實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核正是建立在Uc/os的基礎(chǔ)之上的。uc/os-n是典型的微內(nèi)核實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它提供了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、時(shí)間管理和任務(wù)間的通信等基本功能。與一般通用的操作系統(tǒng)相比，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)既具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，又具有系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等特點(diǎn)。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件

2、、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器Browser等。評(píng)價(jià)嵌入式操作系統(tǒng)的重要指標(biāo)有實(shí)時(shí)性、可裁剪性、可擴(kuò)展性。2、uc/os-n的基本性能特點(diǎn)公開源代碼、可移植性好、可固化、可裁剪、搶占式實(shí)時(shí)內(nèi)核、多任務(wù)管理、函數(shù)調(diào)用和系統(tǒng)服務(wù)的執(zhí)行時(shí)間是確定的、每個(gè)任務(wù)有自己單獨(dú)的棧、提供多系統(tǒng)服務(wù)和中斷請(qǐng)求可使正執(zhí)行任務(wù)暫時(shí)掛起等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。二、任務(wù)管理1、任務(wù)的工作狀態(tài)任務(wù)是HC/OS-II中最重要的概念之一。它也被稱作為一個(gè)線程為一個(gè)簡單的程序，該程序可以認(rèn)為CPU完全只屬于該程序。每個(gè)任務(wù)都被賦予一定的優(yōu)先級(jí)，有著自己的一套CPU寄存器和?？臻g。如下圖：一個(gè)任務(wù)通常是一個(gè)無限的

3、循環(huán)。uC/OS-n可以管理多達(dá)64個(gè)任務(wù)，但由于其兩個(gè)任務(wù)被系統(tǒng)占用，并保留了優(yōu)先級(jí)為0、1、2、3、()S_L0WEST_PRI0-3、0S_L0WEST_PRI0-2.()S_L()WEST_PRIO-1以及()S_LOWEST_PRI()這八個(gè)任務(wù)供將來使用。因此用戶可以使用的有56個(gè)應(yīng)用任務(wù)。每個(gè)任務(wù)都有不同的優(yōu)先級(jí)，一般來說，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)號(hào)越低，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)越高。UC/OS-II總是先運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。下圖所示為任務(wù)所處的可能的5種狀態(tài)。在任一時(shí)刻，任務(wù)的狀態(tài)一定是這5種狀態(tài)之一。如下圖：等待消息掛起時(shí)間到收到消息2、任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度是實(shí)時(shí)內(nèi)核最重要的工作之一，uc

4、/os-n是搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，采用基于優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度。uc/os-n的任務(wù)調(diào)度包括任務(wù)級(jí)的任務(wù)調(diào)度和中斷級(jí)的任務(wù)調(diào)度，所采用的調(diào)度算法是相同的。任務(wù)級(jí)的調(diào)度是函數(shù)()SSched()完成的，中斷級(jí)的任務(wù)調(diào)度則由函數(shù)OSIntExt()完成。其中函數(shù)OSSched()的內(nèi)容如下:VoidOSSched(void)(INT8Uy；OS_ENTER_CRITICAL()；if(OSLockNestinglOSIntNesting)=0)(y=OSUnMapTblOSRdyGrp；OSPriolIighRdy=(INT8U)(y«3)+OSUnMapTblOSRdyTbly；if(OS

5、Priol!ighRdy!=0SPrioCur)(OSTCBl1ighRdy=()STCBPrioTb1OSPriolIighRdy；()SCtxSwCtr+；OS_TASK_SW()；)OS_EXET_CRITICAL()；)從上面的程序中可以了解到為了避免在調(diào)度過程中被中斷，在OSSched()開始時(shí)，首先調(diào)用了OS_ENTER_CRITICAL()關(guān)中斷，然后判斷任務(wù)調(diào)度器是否上鎖或調(diào)用是否來自中斷服務(wù)子程序，如果不是，則開始任務(wù)調(diào)度。如下圖所示：為一個(gè)任務(wù)就緒表。任務(wù)就緒表的示宣圖態(tài):任務(wù)就緒登記與注銷00011101pno=29D7 De D5 D, D3 D D D0OSRdyGi

6、p I =OSMapTblpno»3;VXOSRdyTblpno»3| = OSMapTblpno&0x07;1OSRdyGrpOSRdyTbl3 Dr De D$ D4D3 D? D D0» De D$ Dq D3 D D D01下圖便是一個(gè)相關(guān)例子，把prio為29的任務(wù)設(shè)置在任務(wù)就緒狀把pno為29的任務(wù)置為就緒狀態(tài)從任務(wù)就緒表中獲取優(yōu)先級(jí)別最高的就緒任務(wù)可用如下類似的代碼：y=OSUnMapTalOSRdyGrp；/D5>D4、D3位x=OSUnMapTalOSRdyTblty；/D2,6、Do位prio=(y«3)+x；優(yōu)先級(jí)別或

7、y=OSUnMapTblOSRdyGrp；prio=(INT8U)(y«3)+OSUnMapTblOSRdyTbly)；3、uc/os-n的初始化uC/()S-n要求用戶首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSIintO,對(duì)uc/os-n所有的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化，然后調(diào)用函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()建立用戶任務(wù)，最后通過調(diào)用OSStartO函數(shù)啟動(dòng)多任務(wù)。Voidmain(void)(OSInitO；通過調(diào)用函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()創(chuàng)建至少一個(gè)任務(wù)；OSStart()；/*開始調(diào)用調(diào)度！OSStart()永遠(yuǎn)

8、不會(huì)返回*/當(dāng)調(diào)用OSStartO函數(shù)時(shí)，OSStartO函數(shù)從任務(wù)就緒表中找出用戶建立的優(yōu)先級(jí)最高任務(wù)的控制塊。然后，OSStartO函數(shù)調(diào)用高優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù)啟動(dòng)函數(shù)OS先artHighRdyO。這個(gè)函數(shù)的任務(wù)是把任務(wù)棧中的任務(wù)狀態(tài)參數(shù)值恢復(fù)到CPU寄存器中，然后執(zhí)行一條中斷返回指令，中斷返回指令強(qiáng)制執(zhí)行該任務(wù)代碼。其代碼如下：voidOSStart(void)(INT8Uy；INT8Ux；if(OSRunning=FALSE)(y=OSUnMapTblOSRdyGrp；x=OSUnMapTblOSRdyTbly；OSPrioIIighRdy=(INT8U)(y«3)+x)；OSP

9、rioCur=OSPriollighRdy；OSTCBHighRdy=OSTCBPrioTblOSPrioIIighRdy；OSTCBCur=OSTCBHighRdy；OSStartllighRdy()；4、任務(wù)的創(chuàng)建應(yīng)用程序通過調(diào)用OSTaskCreate()函數(shù)來創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，OSTaskCreate()函數(shù)的原型如下：INT8UOSTaskCreate(void(*task)(void*pd),指向任務(wù)的指針void*pdata,傳遞給任務(wù)的參數(shù)OS_STK*ptos,指向任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔業(yè)NT8Uprio任務(wù)的優(yōu)先級(jí))INT8UOSTaskCreate(void(*task)(voi

10、d*pd),void*pdata,OS_STK*ptos,INT8Uprio)(OS_STK*psp；初始化任務(wù)堆棧指針變量，返回新的棧頂指針I(yè)NT8Uerr；定義(獲得并定義初始化任務(wù)控制塊)是否成功#if()S_ARG_C11K_EN>0所有參數(shù)必須在指定的參數(shù)內(nèi)if(prio>OS_LOWEST_PRIO)檢查任務(wù)優(yōu)先級(jí)是否合法return(OS_PRIO_INVALID)；參數(shù)指定的優(yōu)先級(jí)大于OS_LOWEST_PRI()ttendifOS_ENTER_CRITICAL0；關(guān)閉中斷if(OSTCBPrioTbltprio=(OS_TCB*)0)確認(rèn)優(yōu)先級(jí)未被使用，即就緒態(tài)為

11、oOSTCBPrioTbltprio=(0S_TCB*)1；保留這個(gè)優(yōu)先級(jí)，將就緒態(tài)設(shè)為1OS_EXIT_CRITICAL()；打開中斷psp=(OS_STK*)OSTaskStklnit(task,pdata,ptos,0)；/初始化任務(wù)堆棧err=OS_TCBInit(prio,psp,(0S_STK*)0,0,0,(void*)0,0)；獲得并初始化任務(wù)控制塊if(err=()S_N0_ERR)任務(wù)控制初始化成功!OS_ENTER_CRITICAL0；關(guān)閉中斷0STaskCtr+；任務(wù)計(jì)數(shù)器加1OS_EXIT_CRITICAL()；打開中斷if(OSRunning=TRUE)檢查是否有(

12、某個(gè))任務(wù)在運(yùn)行(0S_Sched()；任務(wù)調(diào)度，最高任務(wù)優(yōu)先級(jí)運(yùn)行)else否則，任務(wù)初始化失敗OS_ENTER_CRITICAL0；關(guān)閉中斷OSTCBPrioTbHprio=(0S_TCB*)0；放棄任務(wù)，設(shè)此任務(wù)就緒態(tài)為0OS_EXIT_CRITICAL()；打開中斷ireturn(err)；返回(獲得并定義初始化任務(wù)控制塊是否成功)OS_EXIT_CRITICAL()；打開中斷return(0S_PRI0_EXIST)；返回(具有該優(yōu)先級(jí)的任務(wù)已經(jīng)存在)三、中斷和時(shí)間管理1、中斷處理uc/os-n系統(tǒng)響應(yīng)中斷的過程為：系統(tǒng)接收到中斷請(qǐng)求后，這時(shí)如果CPU處于中斷允許狀態(tài)(即中斷是開放的

13、)，系統(tǒng)就會(huì)中止正在運(yùn)行的當(dāng)前任務(wù)，而按照中斷向量的指向轉(zhuǎn)而去運(yùn)行中斷服務(wù)子程序，當(dāng)中斷服務(wù)子程序的運(yùn)行結(jié)束后，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)情況返回到被中止的任務(wù)繼續(xù)運(yùn)行或者轉(zhuǎn)向運(yùn)行另一個(gè)具有更高優(yōu)先級(jí)別的就緒任務(wù)。中斷服務(wù)子程序運(yùn)行結(jié)束之后，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)情況進(jìn)行一次任務(wù)調(diào)度去運(yùn)行優(yōu)先級(jí)別最高的就緒任務(wù)，而并不是一定要接續(xù)運(yùn)行被中斷的任務(wù)的。中斷嵌套層數(shù)計(jì)數(shù)器和鎖定嵌套計(jì)數(shù)器OSLockNesting二者都必須是零，OSRdyTbl所需的檢索值Y是保存在全程變量OSIntExitY中檢查具有最高優(yōu)先級(jí)別的就緒任務(wù)的優(yōu)先級(jí)是否是正在運(yùn)行的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，將任務(wù)控制塊優(yōu)先級(jí)表保存到指向最高級(jí)優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù)控制塊的指

14、針，上下文切換的次數(shù)統(tǒng)計(jì)任務(wù)計(jì)數(shù)器。做中斷任務(wù)切換：voidOSIntEnter(void)if(OSRunning=TRUE)if(OSIntNesting<255)()SIntNesting+；中斷嵌套層數(shù)計(jì)數(shù)器加一2、時(shí)間管理UC/OS-II需要用戶提供周期性信號(hào)源，用于實(shí)現(xiàn)時(shí)間延時(shí)和確認(rèn)超時(shí)。節(jié)拍率應(yīng)在每秒10700次之間。時(shí)鐘節(jié)拍率越高，系統(tǒng)的額外負(fù)荷就越重。時(shí)鐘節(jié)拍是一種特殊的中斷，UC/OS-II中的時(shí)鐘節(jié)拍服務(wù)是在通過在中斷服務(wù)子程序中調(diào)用OSTimeTickO函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘節(jié)拍的中斷服務(wù)子程序如下所示：VoidOSTicklSR(void)(保存處理器寄存器的值；調(diào)用

15、OSIntEnter()或?qū)SIntNesting加1；調(diào)用OSTimeTickO；/*檢查每個(gè)任務(wù)的時(shí)間延時(shí)*/調(diào)用OSIntExitO；恢復(fù)處理器寄存器的值；執(zhí)行中斷返回指令；)其中時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimeTickO的主要工作是給每個(gè)任務(wù)控制塊()S_TCB中的時(shí)間延時(shí)項(xiàng)OSTCBDly減1。當(dāng)某任務(wù)的任務(wù)模塊中的延時(shí)項(xiàng)OSTCBDly減為0,則該任務(wù)將進(jìn)入就緒任務(wù)表。因此，OSTimeTickO的執(zhí)行時(shí)間與應(yīng)用程序中建立了多少任務(wù)有關(guān)。四、任務(wù)之間的通信與同步1、任務(wù)互斥和同步系統(tǒng)中的多個(gè)任務(wù)在運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常需要互相無沖突地訪問同一個(gè)共享資源，或者需要互相支持和依賴，甚至有時(shí)還要互相加以

16、必要的限制和制約，才保證任務(wù)的順利運(yùn)行。因此，操作系統(tǒng)必須具有對(duì)任務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)的能力，從而使任務(wù)之間可以無沖突、流暢地同步運(yùn)行，而不致導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。與人們依靠通信來互相溝通，從而使人際關(guān)系和諧、工作順利的做法一樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是依靠任務(wù)之間的良好通信來保證任務(wù)與任務(wù)的同步的。有以下3種方法可以解決任務(wù)的互斥。(1)關(guān)閉中斷法當(dāng)一個(gè)任務(wù)進(jìn)入臨界區(qū)后，首先關(guān)中斷，然后就可以去訪問共享資源。當(dāng)它從臨界區(qū)推出后，再把中斷打開。關(guān)閉中斷法雖然簡單有效，但也有明顯的缺點(diǎn)。首先，中斷關(guān)閉后，如果后面由于種種原因不能再及時(shí)打開，那么整個(gè)系統(tǒng)就有可能崩潰。其次，關(guān)閉中斷后，所有的任務(wù)將被阻止,無法獲得運(yùn)行

17、的機(jī)會(huì)。因此，關(guān)閉中斷法不能作為一種普遍使用的互斥實(shí)現(xiàn)方法。(2)繁忙等待法當(dāng)一個(gè)任務(wù)進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)，首先檢查一下是否允許進(jìn)入，若允許，就直接進(jìn)入；若不允許，就在那里循環(huán)地等待。繁忙等待法的缺點(diǎn)是要不斷地執(zhí)行測試指令，會(huì)浪費(fèi)大量的CPU時(shí)間。(3)信號(hào)量法信號(hào)量是一種約定機(jī)制，在多任務(wù)內(nèi)核中將信號(hào)量用于：控制共享資源的使用權(quán)，標(biāo)志某事件的發(fā)生，使兩個(gè)任務(wù)的行為同步。信號(hào)量是由操作系統(tǒng)維護(hù)，任務(wù)不能直接修改它的值，只能通過初始化和兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)原語來對(duì)它進(jìn)行訪問。2、任務(wù)間的通信任務(wù)間的同步依賴于任務(wù)間的通信。在UC/OS-II中，是使用信號(hào)量、郵箱(消息郵箱)和消息隊(duì)列這些被稱作事件的中間環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)任

18、務(wù)之間的通信的。把一個(gè)任務(wù)置于等待狀態(tài)要調(diào)用()S_EventTaskWait()函數(shù)。該函數(shù)的原型為：voidOS_EventTaskWait()S_EVENT*Pevent事件控制塊的指針);函數(shù)OS_EventTaskWait(),將在任務(wù)調(diào)用函數(shù)OSXXXPend()請(qǐng)求一個(gè)事件時(shí)，被()SXXXPend()所調(diào)用。如果一個(gè)正在等待的任務(wù)具備了可以運(yùn)行的條件，那么就要使它進(jìn)入就緒狀態(tài)。這時(shí)要調(diào)用OS_EventTaskRdy()函數(shù)。該函數(shù)的作用就是把調(diào)用這個(gè)函數(shù)的任務(wù)在任務(wù)等待表中的位置清0(解除等待狀態(tài))后，再把任務(wù)在任務(wù)就緒表中對(duì)應(yīng)的位置1,然后引發(fā)一次任務(wù)調(diào)度。OS_Event

19、TaskRdy()函數(shù)的原型為:INT8UOS_EventTaskRdy(OS_EVENT*Pevent,事件控制塊的指針void*msg,未使用INT8Umsk清除TCB狀態(tài)標(biāo)志掩碼);函數(shù)OS_EventTaskRdy()將在任務(wù)調(diào)用函數(shù)OSXXXPost()發(fā)送一個(gè)事件時(shí)，被函數(shù)OSXXXPost()所調(diào)用。如果一個(gè)正在等待事件的任務(wù)已經(jīng)超過了等待的時(shí)間，卻仍因?yàn)闆]有獲取事件等原因而未具備可以運(yùn)行的條件，卻又要使它進(jìn)入就緒狀態(tài)，這時(shí)要調(diào)用()S_EventT()()函數(shù)。0S_EventT0()函數(shù)的原型為:void()S_EventT0(OS_EVENT*pevent事件控制塊的指針)

20、;函數(shù)()S_EventT0()將在任務(wù)調(diào)用OSXXXPend()請(qǐng)求一個(gè)事件時(shí)，被函數(shù)OSXXXPend()所調(diào)用。3、信號(hào)量實(shí)例如下為一個(gè)信號(hào)量法控制任務(wù)之間調(diào)用的例子：在使用信號(hào)量之前，應(yīng)用程序必須調(diào)用函數(shù)()SSemCreate()來創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量，OSSemCreat號(hào))的原型為:OS_EVENT*()SSemCreate(INT16Uent信號(hào)量計(jì)數(shù)器初值);函數(shù)的返回值為已創(chuàng)建的信號(hào)量的指針。任務(wù)通過調(diào)用函數(shù)OSSemPend()請(qǐng)求信號(hào)量，函數(shù)OSSemPend()的原型如下：voidOSSemPend()S_EVENT*pevent,信號(hào)量的指針I(yè)NT16Utimeout,等

21、待時(shí)限INT8U*err)；錯(cuò)誤信息參數(shù)pevent是被請(qǐng)求信號(hào)量的指針。為防止任務(wù)因得不到信號(hào)量而處于長期的等待狀態(tài)，函數(shù)OSSemPend允許用參數(shù)timeout設(shè)置一個(gè)等待時(shí)間的限制，當(dāng)任務(wù)等待的時(shí)間超過timeout時(shí)可以結(jié)束等待狀態(tài)而進(jìn)入就緒狀態(tài)。如果參數(shù)timeout被設(shè)置為0,則表明任務(wù)的等待時(shí)間為無限長。任務(wù)獲得信號(hào)量，并在訪問共享資源結(jié)束以后，必須要釋放信號(hào)量，釋放信號(hào)量也叫做發(fā)送信號(hào)量，發(fā)送信號(hào)量需調(diào)用函數(shù)OSSemPost()oOSSemPost()函數(shù)在對(duì)信號(hào)量的計(jì)數(shù)器操作之前，首先要檢查是否還有等待該信號(hào)量的任務(wù)。如果沒有，就把信號(hào)量計(jì)數(shù)器OSEventCnt加一；如

22、果有，則調(diào)用調(diào)度器()S_Sched()去運(yùn)行等待任務(wù)中優(yōu)先級(jí)別最高的任務(wù)。函數(shù)OSSemPost()的原型為：INT8UOSSemPost()S_EVENT*pevent信號(hào)量的指針);調(diào)用函數(shù)成功后，函數(shù)返回值為()S_ON_ERR,否則會(huì)根據(jù)具體錯(cuò)誤返回OS_ERR_EVENT_TYPE,0S_SEM_0VFo應(yīng)用程序如果不需要某個(gè)信號(hào)量了，那么可以調(diào)用函數(shù)OSSemDel（）來刪除該信號(hào)量，這個(gè)函數(shù)的原型為：OS_EVENT*（）SSemDel（OS_EVENT*pevent,信號(hào)量的指針I(yè)NT8Uopt,刪除條件選項(xiàng)INT8U*err錯(cuò)誤信息任務(wù)3等待的事件癡監(jiān):丁一一一 一一一 一

23、一 一一|任務(wù)C使用共享資源任務(wù)A因優(yōu)先級(jí)別 ： 高于任務(wù)C而運(yùn)行 !:任務(wù)B等待:L的事件來臨；任務(wù)C因任務(wù)A獲得 i CFU而等待21j在沏泅在絡(luò)A等待 1信號(hào)量面繼續(xù)運(yùn)沅一r'lTTjA-Ertt 劉I E移放信號(hào)量而等待 1一一一一一一一I任務(wù)R因優(yōu)先級(jí)別;高于任務(wù)C而運(yùn)行;：任務(wù)C因任務(wù)E獲得 ：CPU而等待任務(wù)b （中）任務(wù)c （低）任務(wù)C獲得信號(hào)量一，3CPU而運(yùn)行任務(wù)C釋放 信號(hào)量任務(wù)A （高）任務(wù)A申請(qǐng) 信號(hào)量、任務(wù)A因任務(wù)C置放 了信號(hào)員而運(yùn)行任務(wù)A獲得信號(hào)量任務(wù)優(yōu)先級(jí)反4專示意圖通過例子可以發(fā)現(xiàn)，使用信號(hào)量的任務(wù)是否能夠運(yùn)行是受任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別和是否占用信號(hào)量兩個(gè)條

24、件約束的，而信號(hào)量的約束高于優(yōu)先級(jí)別的約束。于是當(dāng)出現(xiàn)低優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)與高優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)使用同一個(gè)信號(hào)量，而系統(tǒng)中還存有別的中等優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)時(shí)，如果低優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)先獲得了信號(hào)量，就會(huì)使高級(jí)別的任務(wù)處于等待狀態(tài)，而那些不使用該信號(hào)量的中等級(jí)別的任務(wù)卻可以剝奪低優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)的CPU使用權(quán)而先于高優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)而運(yùn)行了。我們可以使獲得信號(hào)量任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別在使用共享資源期間暫時(shí)提升到所有任務(wù)最高優(yōu)先級(jí)的高一個(gè)級(jí)別上，以使該任務(wù)不被其他的任務(wù)所打斷，從而能盡快地使用完共享資源并釋放信號(hào)量，然后在釋放了信號(hào)量之后再恢復(fù)該任務(wù)原來的優(yōu)先級(jí)別。4、郵箱創(chuàng)建郵箱需要調(diào)用函數(shù)OSMboxCreate(),這

25、個(gè)函數(shù)的原型為：OS_EVENT*OSMboxCreate(void*msg消息指針);函數(shù)中的參數(shù)msg為消息的指針，函數(shù)的返回值為消息郵箱的指針。調(diào)用函數(shù)OSMboxCreate()需先定義msg的初始值。在一般的情況下，這個(gè)初始值為NULL；但也可以事先定義一個(gè)郵箱，然后把這個(gè)郵箱的指針作為參數(shù)傳遞到函數(shù)OSMboxCreate()中，使之一開始就指向一個(gè)郵箱。任務(wù)可以通過調(diào)用函數(shù)OSMboxPost()向消息郵箱發(fā)送消息,這個(gè)函數(shù)的原型為：INT8UOSMboxPost(OS_EVENT*pevent,消息郵箱指針void *msg消息指針當(dāng)一個(gè)任務(wù)請(qǐng)求郵箱時(shí)需要調(diào)用函數(shù)OSMboxP

26、end(),這個(gè)函數(shù)的主要作用就是查看郵箱指針OSEventPtr是否為NULL,如果不是NULL就把郵箱中的消息指針返回給調(diào)用函數(shù)的任務(wù)，同時(shí)用()S_NO_ERR通過函數(shù)的參數(shù)err通知任務(wù)獲取消息成功；如果郵箱指針OSEventPtr是NULL,則使任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)，并引發(fā)一次任務(wù)調(diào)度。函數(shù)OSMboxPend()的原型為:void*()SMboxPend(OS_EVENT*pevent,請(qǐng)求消息郵箱指針I(yè)NT16Utimeout,等待時(shí)限INT8U*err錯(cuò)誤信息);5、消息隊(duì)列使用消息隊(duì)列可以在任務(wù)之間傳遞多條消息。消息隊(duì)列由三個(gè)部分組成：事件控制塊、消息隊(duì)列和消息。當(dāng)把事件控制塊成

27、員OSEventType的值置為()S_EVENT_TYPE_Q時(shí)，該事件控制塊描述的就是一個(gè)消息隊(duì)列。消息隊(duì)列相當(dāng)于一個(gè)共用一個(gè)任務(wù)等待列表的消息郵箱數(shù)組，事件控制塊成員OSEventPtr指向了一個(gè)叫做隊(duì)列控制塊(OS_Q)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)管理了一個(gè)數(shù)組MsgTbl,該數(shù)組中的元素都是一些指向消息的指針。創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列首先需要定義一指針數(shù)組，然后把各個(gè)消息數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址存入這個(gè)數(shù)組中，然后再調(diào)用函數(shù)OSQCreate()來創(chuàng)建消息隊(duì)列。創(chuàng)建消息隊(duì)列函數(shù)OSQCreate()的原型為：()S_EVENTOSQCreate(void*start,指針數(shù)組的地址INT16Usize數(shù)組長度)

28、;請(qǐng)求消息隊(duì)列的目的是為了從消息隊(duì)列中獲取消息。任務(wù)請(qǐng)求消息隊(duì)列需要調(diào)用函數(shù)()SQPend(),該函數(shù)的原型為：void*OSQPend()S_EVENT*pevent,所請(qǐng)求的消息隊(duì)列的指針I(yè)NT16Utimeout,等待時(shí)限INT8U*err錯(cuò)誤信息);任務(wù)需要通過調(diào)用函數(shù)OSQPost()或OSQPostFront()來向消息隊(duì)列發(fā)送消息。函數(shù)OSQPost()以FIFO(先進(jìn)先出)的方式組織消息隊(duì)列，函數(shù)OSQPostFront。以LIFO(后進(jìn)先出)的方式組織消息隊(duì)列。這兩個(gè)函數(shù)的原型分別為：INT8UOSQPost()S_EVENT*pevent,消息隊(duì)列的指針消息指針void*

29、msg和INT8UOSQPost()S_EVENT*pevent,消息隊(duì)列的指針void*msg消息指針);函數(shù)中的參數(shù)msg為待發(fā)消息的指針。五、RC/OS-II的移植分析1、移植所謂移植，是指一個(gè)操作系統(tǒng)可以在某個(gè)微處理器或者微控制器上運(yùn)行。雖然uC/OS-II的大部分源代碼是用C語言寫成的，仍需要用C語言和匯編語言完成一些與處理器相關(guān)的代碼。2、產(chǎn)生可重入代碼可重入代碼指的是一段代碼可以被多個(gè)任務(wù)同時(shí)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心會(huì)破壞數(shù)據(jù)。也就是說，可重入型函數(shù)在任何時(shí)刻都可以被中斷執(zhí)行，過一段時(shí)間以后又可以繼續(xù)運(yùn)行，而不會(huì)因?yàn)樵诤瘮?shù)中斷時(shí)被其它的任務(wù)重新調(diào)用，影響函數(shù)中的數(shù)據(jù)。如下為一個(gè)可重入型函

30、數(shù)Voidswap(int*x,int*y)Inttemp；temp=*x；*x=*y；*y=temp；)運(yùn)用局部變量temp作為變量。C編譯器把局部變量分配在棧中。多次調(diào)用同一個(gè)函數(shù)，可以保證每次的temp互不影響。Uc/os-II中進(jìn)行任務(wù)調(diào)度時(shí)，會(huì)把當(dāng)前任務(wù)的CPU寄存器存放到此任務(wù)的堆棧中，然后，再從另一個(gè)任務(wù)的堆棧中恢復(fù)原來的工作寄存器，繼續(xù)運(yùn)行另一個(gè)任務(wù)。所以寄存器的入棧和出棧是UC/OS-II中多任務(wù)調(diào)度的基礎(chǔ)。3、設(shè)置與處理器和編譯器相關(guān)的代碼uC/OS-II定義了兩個(gè)宏來禁止和允許中斷：()S_ENTER_CRITICAL()和OS_EXT_CRITICAL()ouC/OS-

31、II需要先禁止中斷，在訪問代碼的臨界區(qū)，并在訪問完畢后重新允許中斷。如下：INTS_()FFmrsrO,cpsr；movrl,rO；orrrl,rl,#0xc0；msrCPSR,rl；andr0,r0,#0x80；movpcJr；INTS_ONmrsrO,cpsr；bicr0,r0,#0xc0；msrCPSR,rl；movpc,Ir；絕大多數(shù)的微處理器和微控制器的棧堆是從上往下增長的。4、與操作系統(tǒng)相關(guān)的函任務(wù)堆棧初始化函數(shù)OSTaskStklnit,用戶傳遞任務(wù)的地址、pdata指針、任務(wù)的堆棧棧頂指針和任務(wù)的優(yōu)先級(jí)給OSTaskCreateO函數(shù)和OSTaskCreateExt()函數(shù)。當(dāng)

32、OSTaskCreateHook()函數(shù)被調(diào)用時(shí)，它會(huì)收到指向已建立任務(wù)的OSJFCB的指針，這樣它就可以訪問所有的結(jié)構(gòu)成員了。當(dāng)任務(wù)被刪除時(shí)就會(huì)調(diào)用OSTaskDelHookO函數(shù)，OSTaskDelHookO函數(shù)可以檢驗(yàn)TCB擴(kuò)展是否被建立并進(jìn)行一些清除操作。當(dāng)任務(wù)切換時(shí)就會(huì)調(diào)用()STaskSwHook()函數(shù)，其期間中斷一直都是被禁止的。OSTaskStatHook()函數(shù)每秒種都會(huì)被OSTaskStat()函數(shù)調(diào)用一次，用戶可以用OSTaskStatHook。函數(shù)來擴(kuò)展統(tǒng)計(jì)功能。OSTaskTickHookO函數(shù)在每個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍都會(huì)被OSTaskTick()函數(shù)調(diào)用，通知用戶的移植實(shí)例

33、或應(yīng)用程序之前被調(diào)用的。5、時(shí)鐘節(jié)拍中斷用戶必須在多任務(wù)系統(tǒng)啟動(dòng)以后再開啟時(shí)鐘節(jié)拍器，也就是在調(diào)用OSStartO之后，在調(diào)用OSStartO之后做的第一件事是初始化定時(shí)器中斷。6、移植測試為了使UC/OS-II可以正常運(yùn)行，除了上述必須的移植工作外，硬件初始化和配置文件也是必須的。包括中斷處理、時(shí)鐘、串口通信等基本功能函數(shù)。以下為一個(gè)任務(wù)函數(shù)VoidTaskName(void*Id)!深入任務(wù)初始化語句For(；)!添入任務(wù)循環(huán)內(nèi)容OSTimeDly(SusPendTime)；六、總結(jié)通過上面我們對(duì)UC/OS-II操作系統(tǒng)內(nèi)核的分析，我們初步了解了有關(guān)其特性和基本操作函數(shù)和組成，對(duì)其有了一個(gè)較為深入的了解。uc/os-n操作系統(tǒng)具有任務(wù)管理、調(diào)度和可移植性程序。一般情況下