基于ARM的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計UCOS.pptx

1、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計 uC/OS-介紹1主要內(nèi)容uC/OS歷史內(nèi)核結(jié)構(gòu)-任務(wù)以及調(diào)度機制uC/OS的移植2什么是uC/OSu: Micro C:controluC/OS : 適合于小型控制系統(tǒng)的操作系統(tǒng)小巧實時性強可移植性強3uC/OS歷史作者Jean J. Labrosse利用業(yè)余時間完成最初的一篇介紹文章在Embedded System Programming1992年5月到6月期上連載，這是內(nèi)核源代碼的首次曝光。1993年實時內(nèi)核uC/OS出版4uC/OS 歷史uC/OS-II是一種基于優(yōu)先級的可搶先的硬實時內(nèi)核。目前已經(jīng)被移植到多種不同結(jié)構(gòu)的CPU上,運行在從位到位的各種系統(tǒng)之上

2、。通過了美國FAA認證,可以運行在諸如航天器等對安全要求極為苛刻的系統(tǒng)之上。5主要內(nèi)容uC/OS歷史內(nèi)核結(jié)構(gòu)-任務(wù)以及調(diào)度機制uC/OS的移植6任務(wù)同一時刻只有一個任務(wù)在運行每個任務(wù)被賦予一定的優(yōu)先級每個任務(wù)都有自己的一套CPU寄存器和自己的棧空間。 任務(wù)控制塊 7任務(wù)void mytask(void *pdata) for (;) do something;waiting;do something; 8任務(wù)9任務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)任務(wù)控制塊任務(wù)控制塊 OS_tcb，包括任務(wù)堆棧指針，狀態(tài)，優(yōu)先級，任務(wù)表位置，任務(wù)鏈表指針等。所有的任務(wù)控制塊，放在任務(wù)控制塊數(shù)組中，并且連接成鏈表。OSTCBFreeL

3、istTCB0TCB1TCBn新任務(wù)TCB(1)空(2)(3)prenext圖 4.3 TCB的雙向鏈表結(jié)構(gòu)10任務(wù)的狀態(tài)休眠態(tài)就緒態(tài)運行態(tài)掛起態(tài)被中斷態(tài)1112任務(wù)調(diào)度uC/OS是占先式實時多任務(wù)內(nèi)核，優(yōu)先級最高的任務(wù)一旦準備就緒，則擁有CPU的所有權(quán)開始投入運行。uC/OS中不支持時間片輪轉(zhuǎn)法，每個任務(wù)的優(yōu)先級要求不一樣且是唯一的，所以任務(wù)調(diào)度的工作就是：查找準備就緒的最高優(yōu)先級的任務(wù)并進行上下文切換。13任務(wù)就緒表14任務(wù)就緒根據(jù)優(yōu)先級確定就緒表 假設(shè)優(yōu)先級為12的任務(wù)進入就緒狀態(tài)，12=1 100b,則 OSRdyTbl1的第4位置1，且OSRdyGrp的第1位置1，相應(yīng)的 數(shù)學表達式

4、為: OSRdyGrp |=0 x02； OSRdyTbl1 |=0 x10;而優(yōu)先級為21的任務(wù)就緒21=10 101b，則OSRdyTbl2的第5位置1，且OSRdyGrp的第2位置1,相應(yīng)的數(shù)學表達式為： OSRdyGrp |=0 x04； OSRdyTbl2 |=0 x20;15任務(wù)就緒從上面的計算我們可以得到:若第n位置1，則應(yīng)該與2n 相或。uC/OS中，把2n的n=0-7的8個值 先計算好存在數(shù)組OSMapTbl7中,也就是： OSMapTbl0 =20=0 x1; OSMapTbl1 =21=0 x2; OSMapTbl7 =27=0 x80;16任務(wù)就緒利用OSMapTbl，

5、通過任務(wù)的識別號-優(yōu)先級prio來設(shè)置任務(wù)在就緒組和就緒表數(shù)組中相應(yīng)位置的數(shù)學式為：OSRdyGrp |=OSMapTblprio3;OSRdyTblprio3 |=OSMapTblprio & 0 x07;假設(shè)優(yōu)先級為12，1 100bOSRdyGrp |=0 x02；OSRdyTbl1 |=0 x10;17確定最高優(yōu)先級任務(wù)兩個關(guān)鍵:優(yōu)先級數(shù)分解為高三位和低三位分別確定；高優(yōu)先級有著小的優(yōu)先級號 ；18確定最高優(yōu)先級任務(wù)通過OSRdyGrp值確定高3位，假設(shè)為0 x24=100 100b, - OSRdyTbl2 和OSRdyTbl5，高優(yōu)先級為2通過OSRdyTbl2的值來確定低3位，

6、假設(shè)為0 x12=010 010b ，-第2個和第5個任務(wù)，取高優(yōu)先級第2個-1719確定最高優(yōu)先級任務(wù)查表法具有確定的時間，增加了系統(tǒng)的可預(yù)測性，uC/OS中所有的系統(tǒng)調(diào)用時間都是確定的High3 =OSUnMapTblOSRdyGrp;Low3 =OSUnMapTblOSRdyTblHigh3;Prio =(Hign33)+Low3;20查表INT8U const OSUnMapTbl = 0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 5, 0,

7、 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 7, 0, 1, 0, 2, 0,

8、 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0,

9、 1, 0, 2, 0, 1, 0, 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0;21內(nèi)核運行機制時間任務(wù)一任務(wù)二OSStartTime Tick Time Tick 12550Time Tick 空閑任務(wù)22操作系統(tǒng)的運行void main() sysinit(); OSInit (); OSTaskCreate ( Task1, (void *)&Task1Data, (void *)&Task1StkTASK_STK_SIZE,Task1prio); OSTaskCreate (Task2, (void *)&Task2Data, (vo

10、id *)&Task2StkTASK_STK_SIZE,Task2prio); ticker_start(OS_TICKS_PER_SEC); OSStart();23操作系統(tǒng)的運行void OSStart (void) INT8U y, x; if (OSRunning = FALSE) 判斷是否沒有啟動內(nèi)核 y = OSUnMapTblOSRdyGrp; x = OSUnMapTblOSRdyTbly; OSPrioHighRdy = (INT8U)(y 3) + x); 找到優(yōu)先級最高的準備就緒任務(wù) OSPrioCur = OSPrioHighRdy; 當前運行任務(wù)優(yōu)先級 OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTblOSPrioHighRdy; 根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級找到任務(wù) OSTCBCur = OSTCBHighRdy; OSStartHighRdy(); 讓優(yōu)先級最高的任務(wù)運行起來24OSStartHighRdy: 把OSRunning設(shè)為1 lir0,1lisr11,OSRunninghastbr0,OSRunningl(r11)獲取準備運行的任務(wù)TCB指針lisr11,OSTCBHighR