嵌入式實時操作系統(tǒng)分析詳解課件

ARM原理及應(yīng)用第五講

實時操作系統(tǒng)C/OS-Ⅱ分析嵌入式實時操作系統(tǒng)分析詳解ppt課件實時操作系統(tǒng)

C/OS-II1324

C/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時間管理任務(wù)之間的通信與同步5存儲管理實時操作系統(tǒng)C/OS-II1324C/OS-II概述任務(wù)通用操作系統(tǒng)和嵌入式（實時）操作系統(tǒng)通用操作系統(tǒng)：Windows/NT/XP、Linux、UNIX等，用于PC機、服務(wù)器，嵌入式（實時）操作系統(tǒng)：用于嵌入式設(shè)備的操作系統(tǒng)，具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，又具有系統(tǒng)實時性、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；嵌入式（實時）操作系統(tǒng)通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器Browser等；嵌入式（實時）操作系統(tǒng)的重要指標：實時性（中斷響應(yīng)時間、任務(wù)切換時間等）、尺寸（可裁剪性）、可擴展性（內(nèi)核、中間件）；通用操作系統(tǒng)和嵌入式（實時）操作系統(tǒng)通用操作系統(tǒng)：Windo嵌入式操作系統(tǒng)特點：可裝卸性。開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。強實時性。EOS實時性一般較強，可用于各種設(shè)備控制當中。統(tǒng)一的接口。提供各種設(shè)備驅(qū)動接口。操作方便、簡單、提供友好的圖形GUI，圖形界面，追求易學易用。提供強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP協(xié)議及其它協(xié)議，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，為各種移動計算設(shè)備預(yù)留接口。強穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶過多的干預(yù)，這就要負責系統(tǒng)管理的EOS具有較強的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口一般不提供操作命令，它通過系統(tǒng)的調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)。固化代碼。在嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計算機的ROM中。輔助存儲器在嵌入式系統(tǒng)中很少使用，因此，嵌入式操作系統(tǒng)的文件管理功能應(yīng)該能夠很容易地拆卸，而用各種內(nèi)存文件系統(tǒng)。更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性。嵌入式操作系統(tǒng)特點：嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展操作系統(tǒng)內(nèi)核應(yīng)用程序驅(qū)動程序和固件操作系統(tǒng)內(nèi)核文件系統(tǒng)驅(qū)動程序和固件APIGUI應(yīng)用程序操作系統(tǒng)內(nèi)核文件系統(tǒng)驅(qū)動程序和固件APIGUI應(yīng)用程序通信協(xié)議庫函數(shù)80年代初期80年代中期-90年代中期90年代末期-21世紀嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展操作系統(tǒng)內(nèi)核應(yīng)用程序驅(qū)動程序和固件操作系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，商用型和免費型。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、PalmOS等。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,μC/OS是一種源碼開放的商業(yè)RTOS；μC/OS是商業(yè)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RTOS在嵌入式系統(tǒng)中的位置嵌入式硬件平臺BSPKERNELFSTCP/IP設(shè)備驅(qū)動設(shè)備I/O調(diào)試工具其它組件應(yīng)用RTOSC/C++RTOS在嵌入式系統(tǒng)中的位置嵌入式硬件平臺BSPKERNELC/OS簡介

1、C/OS——MicroControllerOS，微控制器操作系統(tǒng)2、C/OS簡介美國人JeanLabrosse1992年完成應(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1998年C/OS-II，目前的版本C/OS-IIV2.61，2.722000年，得到美國航空管理局（FAA）的認證，可以用于飛行器中網(wǎng)站www.ucos-II.com（)C/OS簡介

1、C/OS——MicroControl公開源代碼可移植性（Portable）

絕大部分

C/OS-II的源碼是用移植性很強的ANSIC寫的。和微處理器硬件相關(guān)的那部分是用匯編語言寫的。匯編語言寫的部分已經(jīng)壓到最低限度，使得

C/OS-II便于移植到其他微處理器上。

C/OS-II可以在絕大多數(shù)8位、16位、32位以至64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器（DSP）上運行。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?？刹眉簦⊿calable）

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的性能特點（一）公開源代碼C/OS的性能特點（一）占先式（Preemptive）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)可確定性

全部

C/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。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。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。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。穩(wěn)定性與可靠性C/OS的性能特點（二）占先式（Preemptive）C/OS的性能特點（二）μC/OS-II圖書描述了μC/OS-II內(nèi)部的工作原理隨書的CD中包含了源代碼工業(yè)界最清晰的源代碼除英文版外，有中文和韓文版ChineseKoreanEnglishISBN1-57820-103-9美國CMPBOOKISBN7-81077-290-2北京航空航天大學出版社ISBN89-951540-5-5μC/OS-II圖書描述了μC/OS-II內(nèi)部的工作原理ChμC/OS-II的各種商業(yè)應(yīng)用全世界有數(shù)百種產(chǎn)品在應(yīng)用:AvionicsMedicalCellphonesRoutersandswitchesHigh-endaudioequipmentWashingmachinesanddryersUPS(UninterruptiblePowerSupplies)IndustrialcontrollersGPSNavigationSystemsMicrowaveRadiosInstrumentationPoint-of-saleterminals更多μC/OS-II的各種商業(yè)應(yīng)用全世界有數(shù)百種產(chǎn)品在應(yīng)用:μC/OS-II提供的系統(tǒng)服務(wù)信號量帶互斥機制的信號量減少優(yōu)先級倒置的問題事件標志消息信箱消息隊列內(nèi)存管理時鐘管理任務(wù)管理μC/OS-II提供的系統(tǒng)服務(wù)信號量μC/GUIandμC/FSμC/GUI嵌入式的用戶界面用ANSIC書寫支持任何8,16,32-bitsCPU彩色，灰、度，等級或黑白顯示代碼尺寸小μC/FS嵌入式的文件系統(tǒng)WritteninANSIC用ANSIC書寫支持任何8,16,32-bitsCPU支持SMC,MMC,SD,CF,IDE,Flash,RAM其他介質(zhì)μC/GUIandμC/FSμC/GUIC/OS-II的文件結(jié)構(gòu)C/OS-II的文件結(jié)構(gòu)多道程序技術(shù)為了提高計算機系統(tǒng)中各種資源的利用率，現(xiàn)代操作系統(tǒng)廣泛采用多道程序技術(shù)（multi-programming），使多個程序同時在系統(tǒng)中存在并運行。多道程序技術(shù)為了提高計算機系統(tǒng)中各種資源的利用率，CPUI/O單道程序：多道程序：CPUI/O作業(yè)甲（紅黃）作業(yè)乙（藍綠）CPUI/O單道程序：多道程序：CPUI/O作業(yè)甲（紅黃）作嵌入式實時操作系統(tǒng)分析詳解ppt課件進程、線程和任務(wù)在多道程序系統(tǒng)中，各個程序之間是并發(fā)執(zhí)行的，共享系統(tǒng)資源。CPU需要在各個運行的程序之間來回地切換，這樣的話，要想描述這些多道的并發(fā)活動過程就變得很困難。為此，操作系統(tǒng)設(shè)計者提出了進程的概念。進程、線程和任務(wù)在多道程序系統(tǒng)中，各個程序之間是并發(fā)執(zhí)什么是進程？Aprocess＝aprograminexecution一個進程應(yīng)該包括：程序的代碼；程序的數(shù)據(jù)；PC中的值，用來指示下一條將運行的指令；一組通用的寄存器的當前值，堆、棧；一組系統(tǒng)資源（如打開的文件）總之，進程包含了正在運行的一個程序的所有

狀態(tài)信息。什么是進程？Aprocess＝aprogramain()

{…..}A()

{…..}

PROCESSAprogramisCstatementsorcommands

靜態(tài)的；Aprocessisprogram+runningcontext

動態(tài)的.main()

{…..}A()

{…..}

PROGRAMheap

StackAMainRegisters,PCProcess≠Programmain()

{AprogramisCstatem進程的特性動態(tài)性：程序的運行狀態(tài)在變，PC、寄存器、

堆和棧等；獨立性：是一個獨立的實體，是計算機系統(tǒng)資

源的使用單位。每個進程都有“自己”

的PC和內(nèi)部狀態(tài)，運行時獨立于其他

的進程（邏輯PC和物理PC）；并發(fā)性：從宏觀上看各進程是同時獨立運行的進程的特性動態(tài)性：程序的運行狀態(tài)在變，PC、寄存器、

四個進程在并發(fā)地運行（本圖摘自AndrewS.Tanenbaum：“ModernOperatingSystems”）四個進程在并發(fā)地運行（本圖摘自AndrewS.Tanen什么是線程？自從60年代提出進程概念以來，在操作系統(tǒng)中一直都是以進程作為獨立運行的基本單位，直到80年代中期，人們又提出了更小的能獨立運行的基本單位線程。什么是線程？自從60年代提出進程概念以來，在操作系統(tǒng)中Why線程？【案例】編寫一個MP3播放軟件。核心功能模塊有三個：（1）從MP3音頻文件當中讀取數(shù)據(jù)；（2）對數(shù)據(jù)進行解壓縮；（3）把解壓縮后的音頻數(shù)據(jù)播放出來。Why線程？【案例】編寫一個MP3播放軟件。核心功能單進程的實現(xiàn)方法

main()

{

while(TRUE）

{Read();

Decompress();

Play();

}}Read(){…}

Decompress(){…}Play(){…}問題：播放出來的聲音能

否連貫？各個函數(shù)之間不是

并發(fā)執(zhí)行，影響資

源的使用效率；I/OCPU單進程的實現(xiàn)方法

main()

{

wh多進程的實現(xiàn)方法

程序1

main()

{

while(TRUE）

{Read();

}}Read(){…}問題：進程之間如何通信，共享數(shù)據(jù)？程序3

main()

{

while(TRUE）

{Play();

}}Play(){…}程序2

main()

{

while(TRUE）

{Decompress();

}}Decompress(){…}多進程的實現(xiàn)方法

程序1

main()

{

wh怎么辦？

需要提出一種新的實體，滿足以下特性：（1）實體之間可以并發(fā)地執(zhí)行；（2）實體之間共享相同的地址空間；這種實體就是：線程（Thread）怎么辦？

需要提出一種新的實體，滿足以下特性：這種實體就是什么是線程？

Thread：Asequentialexecutionstreamwithin

aprocess;Athreadofexecution;進程當中的一條執(zhí)行流程。什么是線程？

Thread：從兩個方面來理解進程：從資源組合的角度：進程把一組相關(guān)的

資源組合起來，構(gòu)成了一個資源平臺

（環(huán)境），包括地址空間（代碼段、數(shù)據(jù)

段）、打開的文件等各種資源；從運行的角度：代碼在這個資源平臺上的

一條執(zhí)行流程（線程）。資源平臺線程從兩個方面來理解進程：資源平臺線程進程＝線程＋資源平臺優(yōu)點：一個進程中可以同時存在多個線程；各個線程之間可以并發(fā)地執(zhí)行；各個線程之間可以共享地址空間。進程＝線程＋資源平臺優(yōu)點：線程所需的資源

（本圖摘自Silberschatz,GalvinandGagne：“OperatingSystemConcepts”）線程所需的資源

（本圖摘自Silberschatz,Gal1324

C/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時間管理任務(wù)之間的通信與同步5存儲管理1324C/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時間管理任務(wù)之間的什么是任務(wù)？

在許多嵌入式操作系統(tǒng)當中，一般把能夠獨立運行的實體稱為“任務(wù)”（Task），那么這里所說的任務(wù)到底是進程還是線程呢？什么是任務(wù)？

在許多嵌入式操作系統(tǒng)當中，一般把任務(wù)的實現(xiàn)在多道程序（多任務(wù)）的嵌入式操作系統(tǒng)中，任務(wù)之間的結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，存在著父子關(guān)系；當嵌入式內(nèi)核剛剛啟動時，只有一個任務(wù)存在，然后由該任務(wù)派生出所有其他的任務(wù)。任務(wù)的實現(xiàn)在多道程序（多任務(wù)）的嵌入式操作系統(tǒng)中，任務(wù)之間的任務(wù)的層次結(jié)構(gòu)OS初始任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)的層次結(jié)構(gòu)OS初始任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)任任務(wù)的創(chuàng)建在嵌入式操作系統(tǒng)當中，任務(wù)的創(chuàng)建主要有兩種模型：fork/exec和spawn；fork/exec：符合IEEE/ISOPOSIX1003.1標準，先用fork系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建與父任務(wù)完全相同的一份內(nèi)存空間，然后再用exec系統(tǒng)調(diào)用來移除父任務(wù)的內(nèi)容，并調(diào)入子任務(wù)的程序代碼。優(yōu)點：允許繼承；spawn：直接為子任務(wù)創(chuàng)建一個全新的地址空間，并裝入其程序代碼。任務(wù)的創(chuàng)建在嵌入式操作系統(tǒng)當中，任務(wù)的創(chuàng)建主要有兩種模型：f任務(wù)的描述問題：如果讓你來設(shè)計OS當中的任務(wù)

機制，那么你將如何來描述一個任務(wù)？描述任務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：任務(wù)控制塊（TaskControlBlock，TCB）。系統(tǒng)為每個任務(wù)都維護了一個TCB，用來保存與該任務(wù)有關(guān)的所有信息。任務(wù)的描述問題：如果讓你來設(shè)計OS當中的任務(wù)

機制，那么你將任務(wù)控制塊的內(nèi)容任務(wù)ID、任務(wù)的狀態(tài)、任務(wù)的優(yōu)先級；CPU上下文信息：通用寄存器的值、PC寄存器的值、程序狀態(tài)字、棧指針的值；如果在該OS中，任務(wù)描述的是進程，則還應(yīng)包括其他的一些內(nèi)容，如段表地址、頁表地址等存儲管理方面的信息；根目錄、文件描述字等文件管理方面的信息。任務(wù)控制塊的內(nèi)容任務(wù)ID、任務(wù)的狀態(tài)、任務(wù)的優(yōu)先級；任務(wù)的創(chuàng)建：為該任務(wù)生成一個TCB；任務(wù)的終止：回收它的TCB；任務(wù)的組織管理：通過對TCB的組織管理來實現(xiàn)。系統(tǒng)用TCB來描述任務(wù)的基本情況以及運行變化的過程，TCB是任務(wù)存在的唯一標志。任務(wù)的創(chuàng)建：為該任務(wù)生成一個TCB；系統(tǒng)用TCB來描述任務(wù)的任務(wù)的實現(xiàn)創(chuàng)建任務(wù)的系統(tǒng)服務(wù)OSTaskCreate()INT8UOSTaskCreate(

void(*task)(void*pd),//任務(wù)代碼指針

void*pdata,//任務(wù)參數(shù)指針

OS_STK*ptos,//任務(wù)棧的棧頂指針

INT8Uprio//任務(wù)的優(yōu)先級

);OSTaskCreateExt()提問：C/OS-II中的任務(wù)是進程還是線程？任務(wù)的實現(xiàn)創(chuàng)建任務(wù)的系統(tǒng)服務(wù)提問：C/OS-II中的任務(wù)是任務(wù)主函數(shù)一個任務(wù)通常是一個無限循環(huán)（返回值類型void）voidMyTask(void*pdata){while(1){dosomething;waiting; dosomething; }}Why?任務(wù)主函數(shù)一個任務(wù)通常是一個無限循環(huán)（返回值類型void）W任務(wù)也可以自我刪除（并非真的刪除，只是內(nèi)核不再知道該任務(wù)）voidMyTask(void*pdata){....../*用戶代碼*/OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);}任務(wù)也可以自我刪除（并非真的刪除，只是內(nèi)核不再知道該任務(wù)）μC/OS-Ⅱ可以管理多達64個任務(wù)；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；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)；任務(wù)的優(yōu)先級同樣也是它的標識號ID。OS_CFG.H

中定義＝63μC/OS-Ⅱ可以管理多達64個任務(wù)；OS_CFG.H

中定空閑任務(wù)和統(tǒng)計任務(wù)內(nèi)核總是創(chuàng)建一個空閑任務(wù)OSTaskIdle()；總是設(shè)置為最低優(yōu)先級，OS_LOWEST_PRIOR；當所有其他任務(wù)都未在執(zhí)行時，空閑任務(wù)開始執(zhí)行；應(yīng)用程序不能刪除該任務(wù)；空閑任務(wù)的工作就是把32位計數(shù)器OSIdleCtr加1，該計數(shù)器被統(tǒng)計任務(wù)所使用；統(tǒng)計任務(wù)OSTaskStat()，提供運行時間統(tǒng)計。每秒鐘運行一次，計算當前的CPU利用率。其優(yōu)先級是OS_LOWEST_PRIOR-1，可選?？臻e任務(wù)和統(tǒng)計任務(wù)內(nèi)核總是創(chuàng)建一個空閑任務(wù)OSTaskIdl任務(wù)控制塊TCB任務(wù)控制塊OS_TCB是描述一個任務(wù)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了它的各種管理信息，包括任務(wù)堆棧指針，任務(wù)的狀態(tài)、優(yōu)先級，任務(wù)鏈表指針等；一旦任務(wù)建立了，任務(wù)控制塊OS_TCB將被賦值。任務(wù)控制塊TCB任務(wù)控制塊OS_TCB是描述一個任務(wù)的核心任務(wù)控制塊TCBtypedefstructos_tcb{棧指針；INT16UOSTCBId;/*任務(wù)的ID*/鏈表指針；OS_EVENT*OSTCBEventPtr;/*事件指針*/void*OSTCBMsg;/*消息指針*/INT8UOSTCBStat;/*任務(wù)的狀態(tài)*/INT8UOSTCBPrio;/*任務(wù)的優(yōu)先級*/其他……}OS_TCB;任務(wù)控制塊TCBtypedefstructos_tcb任務(wù)的狀態(tài)－休眠休眠狀態(tài)（Dormant）：任務(wù)存在于內(nèi)存空間中，但內(nèi)核不可見；可以通過以下函數(shù)通知內(nèi)核，使之變?yōu)榫途w狀態(tài)：OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()可以通過以下函數(shù)返回到休眠狀態(tài)：OSTaskDel()

任務(wù)的狀態(tài)－休眠休眠狀態(tài)（Dormant）：任務(wù)存在于內(nèi)存空任務(wù)的狀態(tài)－就緒就緒狀態(tài)（Ready）：萬事具備，只欠CPU；在所有的就緒任務(wù)當中，具有最高優(yōu)先級的任務(wù)被選中去運行；如果任務(wù)在運行的時候被搶占了CPU，則又回到就緒狀態(tài)。任務(wù)的狀態(tài)－就緒就緒狀態(tài)（Ready）：萬事具備，只欠CPU任務(wù)的狀態(tài)－運行運行狀態(tài)（Running）：任務(wù)在CPU上運行；當一個任務(wù)在運行時，如果沒有關(guān)閉中斷，則有可能被中斷所打斷；當一個任務(wù)在運行時，可能因為各種原因進入阻塞狀態(tài)。OSMBoxPend(),OSQPend(),OSSemPend()OSTaskSuspend(),OSTimeDly()任務(wù)的狀態(tài)－運行運行狀態(tài)（Running）：任務(wù)在CPU上運任務(wù)的狀態(tài)－ISR中斷服務(wù)狀態(tài)（ISR）：該任務(wù)原來在CPU上運行，后來被中斷所打斷，由中斷服務(wù)程序ISR接管了CPU；當中斷服務(wù)程序運行完畢后，內(nèi)核要判斷是否有新的、更高優(yōu)先級的任務(wù)就緒，如果有，則原有的任務(wù)被搶占；如果沒有，則原有的任務(wù)重新運行。任務(wù)的狀態(tài)－ISR中斷服務(wù)狀態(tài)（ISR）：該任務(wù)原來在CPU任務(wù)的狀態(tài)－阻塞阻塞/等待狀態(tài)（Waiting）：任務(wù)由于正在等待某個事件（信號量、郵箱或隊列）而被掛起；當任務(wù)等待的事件發(fā)生時，回到就緒狀態(tài)。OSMBoxpost(),OSQPost(),OSSemPost(),OSTaskResume(),OSTimeDlyResume()或OSTimeTick()任務(wù)的狀態(tài)－阻塞阻塞/等待狀態(tài)（Waiting）：任務(wù)由于正狀態(tài)的轉(zhuǎn)換刪除任務(wù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換刪除任務(wù)任務(wù)就緒表每個任務(wù)的就緒態(tài)標志放入在就緒表中，就緒表中有兩個變量OSRdyGrp和OSRdyTbl[]。在OSRdyGrp中，任務(wù)按優(yōu)先級分組，8個任務(wù)為一組。OSRdyGrp中的每一位表示8組任務(wù)中每一組中是否有進入就緒態(tài)的任務(wù)。任務(wù)進入就緒態(tài)時，就緒表OSRdyTbl[]中的相應(yīng)元素的相應(yīng)位也置位。任務(wù)就緒表每個任務(wù)的就緒態(tài)標志放入在就緒表中，就緒表中有兩個任務(wù)就緒表OSRdyGrp1207654300XXXYYY任務(wù)優(yōu)先級2017654310891514131211181617232221201926242531302928273432333938373635424041474645444350484955545352515856576362616059[0][1][2][3][4][5][6][7]OSRdyTbl[8]XY優(yōu)先級最低任務(wù)（空閑任務(wù)）優(yōu)先級最高任務(wù)任務(wù)優(yōu)先級號對于整數(shù)OSRdyTbl[i]（0i7），若它的某一位

為1，則OSRdyGrp的第i位為1。任務(wù)的優(yōu)先級由X和Y確定任務(wù)就緒表OSRdyGrp1207654300XXXYYY根據(jù)優(yōu)先級確定就緒表(1)假設(shè)優(yōu)先級為12的任務(wù)進入就緒狀態(tài)，12=1100b,則OSRdyTbl[1]的第4位置1，且OSRdyGrp的第1位置1，相應(yīng)的數(shù)學表達式為:

OSRdyGrp|=0x02；OSRdyTbl[1]|=0x10;而優(yōu)先級為21的任務(wù)就緒21=10101b，則OSRdyTbl[2]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|=0x04；OSRdyTbl[2]|=0x20;根據(jù)優(yōu)先級確定就緒表(1)假設(shè)優(yōu)先級為12的任務(wù)進入就緒狀態(tài)根據(jù)優(yōu)先級確定就緒表(2)從上面的計算可知:若OSRdyGrp及OSRdyBbl[]的第n位置1，則應(yīng)該把OSRdyGrp及OSRdyBbl[]的值與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OSMapTbl[7]中,也就是：

OSMapTbl[0]=20=0x01（00000001）OSMapTbl[1]=21=0x02（00000010）

……OSMapTbl[7]=27=0x80（10000000）根據(jù)優(yōu)先級確定就緒表(2)從上面的計算可知:若OSRdyGr使任務(wù)進入就緒態(tài)如果prio是任務(wù)的優(yōu)先級，即任務(wù)的標識號，則將任務(wù)放入就緒表，即使任務(wù)進入就緒態(tài)的方法是：OSRdyGrp|=OSMapTbl[prio>>3];OSRdyTbl[prio>>3]|=OSMapTbl[prio&0x07];假設(shè)優(yōu)先級為12——1100bOSRdyGrp|=OSMapTbl[12>>3](0x02)；OSRdyTbl[1]|=0x10;使任務(wù)進入就緒態(tài)如果prio是任務(wù)的優(yōu)先級，即任務(wù)的標識號，使任務(wù)脫離就緒態(tài)將任務(wù)就緒表OSRdyTbl[prio>>3]相應(yīng)元素的相應(yīng)位清零，而且當OSRdyTbl[prio>>3]中的所有位都為零時，即該任務(wù)所在組的所有任務(wù)中沒有一個進入就緒態(tài)時，OSRdyGrp的相應(yīng)位才為零。if((OSRdyTbl[prio>>3]&=

OSMapTbl[prio&0x07])==0)OSRdyGrp&=

OSMapTbl[prio>>3];使任務(wù)脫離就緒態(tài)將任務(wù)就緒表OSRdyTbl[prio>>3任務(wù)的調(diào)度

C/OS是可搶占實時多任務(wù)內(nèi)核，它總是運行就緒任務(wù)中優(yōu)先級最高的那一個。

C/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。

C/OS任務(wù)調(diào)度所花的時間為常數(shù)，與應(yīng)用程序中建立的任務(wù)數(shù)無關(guān)。任務(wù)的調(diào)度C/OS是可搶占實時多任務(wù)內(nèi)核，它總是運行就緒任確定哪個任務(wù)的優(yōu)先級最高，應(yīng)該選擇哪個任務(wù)去運行，這部分的工作是由調(diào)度器（Scheduler）來完成的。任務(wù)級的調(diào)度是由函數(shù)OSSched()完成的；中斷級的調(diào)度是由另一個函數(shù)OSIntExt()完成的。確定哪個任務(wù)的優(yōu)先級最高，應(yīng)該選擇哪個任務(wù)去運行，這部分的工根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級兩個關(guān)鍵:將優(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；根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級兩個關(guān)鍵:根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級通過OSRdyGrp值確定高3位，假設(shè)OSRdyGrp＝0x08=

0x00001000，第3位為1，優(yōu)先級的高3位為011;通過OSRdyTbl[3]的值來確定低3位，假設(shè)OSRdyTbl[3]＝0x3a，第1位為1，優(yōu)先級的低3位為001，3*8+1=25任務(wù)優(yōu)先級根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級通過OSRdyGrp值確定高3位，假任務(wù)調(diào)度器voidOSSched(void){INT8Uy;

OS_ENTER_CRITICAL();if((OSLockNesting|OSIntNesting)==0){ y=OSUnMapTbl[OSRdyGrp];OSPrioHighRdy=(INT8U)((y<<3)+ OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]); if(OSPrioHighRdy!=OSPrioCur){ OSTCBHighRdy=OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSCtxSwCtr++;OS_TASK_SW();}}OS_EXIT_CRITICAL();}檢查是否中斷調(diào)用和允許任務(wù)調(diào)用找到優(yōu)先級最高的任務(wù)該任務(wù)是否正在運行任務(wù)調(diào)度器voidOSSched(void)檢查是否中斷源代碼中使用了查表法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Y=OSUnMapTbl[OSRdyGrp];X=OSUnMapTbl[OSRdyTbl[Y]];Prio=(Y<<3)+X;參見OS_CORE.C源代碼中使用了查表法查表法具有確定的時間，增加了系統(tǒng)的可預(yù)測INT8UconstOSUnMapTbl[]={0,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,6,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,7,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,6,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,5,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0,4,0,1,0,2,0,1,0,3,0,1,0,2,0,1,0};優(yōu)先級判定表OSUnMapTbl[256]舉例：

如OSRdyGrp的值為01101000B，即0X68，則查得OSUnMapTbl[OSRdyGrp]的值是3，它相應(yīng)于OSRdyGrp中的第3位置1；如OSRdyTbl[3]的值是11100100B，即0XE4，則查OSUnMapTbl[OSRdyTbl[3]]的值是2，則進入就緒態(tài)的最高任務(wù)優(yōu)先級Prio=3*8+2=26

INT8UconstOSUnMapTbl[]={優(yōu)先任務(wù)的調(diào)度在操作系統(tǒng)中，負責去做這個選擇的那

部分程序，稱為調(diào)度程序或調(diào)度器(scheduler)；調(diào)度程序在決策過程中所采用的算法，

稱為是調(diào)度算法；調(diào)度程序是CPU資源的管理者。任務(wù)的調(diào)度在操作系統(tǒng)中，負責去做這個選擇的那

部分程序，稱為何時進行調(diào)度？當一個新的任務(wù)被創(chuàng)建時，是執(zhí)行新任務(wù)還是繼續(xù)執(zhí)行父任務(wù)？當一個任務(wù)運行完畢時；當一個任務(wù)由于I/O、信號量或其他的某個原因被阻塞時；當一個I/O中斷發(fā)生時，表明某個I/O操作已經(jīng)完成，而等待該I/O操作的任務(wù)轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)；在分時系統(tǒng)中，當一個時鐘中斷發(fā)生時。何時進行調(diào)度？當一個新的任務(wù)被創(chuàng)建時，是執(zhí)行新任務(wù)還是繼續(xù)執(zhí)兩種調(diào)度方式不可搶占（non-preemptive）調(diào)度方式：一個進程若被選中就一直運行下去，直到它被阻塞（I/O，或正在等待其他進程），或主動地交出CPU。以上的情形1－3均可發(fā)生調(diào)度；可搶占（preemptive）調(diào)度方式：當一個進程在運行時，調(diào)度程序可以打斷它。以上的情形1－5均可發(fā)生調(diào)度，另外，在其他一些情形下，如就緒隊列中有新進程的優(yōu)先級高于當前正運行的進程，也可能立即進行調(diào)度。兩種調(diào)度方式不可搶占（non-preemptive）調(diào)度方式嵌入式調(diào)度算法的評價指標響應(yīng)時間（responsetime）：調(diào)度器為一個就緒任務(wù)進行上下文切換的時間，以及任務(wù)在就緒隊列中等待的時間；周轉(zhuǎn)時間（turnaroundtime）：一個任務(wù)從提交到完成所經(jīng)歷的時間；調(diào)度開銷（overhead）：調(diào)度算法在執(zhí)行時所需要的時間和空間開銷；公平（fairness）：大致相當?shù)膬蓚€進程所得到的CPU時間也應(yīng)是大致相同的，防止饑餓(starvation)；均衡：盡可能使整個系統(tǒng)的各部分（CPU、I/O）都忙起來，提高系統(tǒng)資源的使用效率；吞吐量（Throughput）：單位時間內(nèi)完成的任務(wù)數(shù)。嵌入式調(diào)度算法的評價指標響應(yīng)時間（responsetime先來先服務(wù)調(diào)度算法先來先服務(wù)（FirstComeFirstServed，F(xiàn)CFS；

FirstInFirstOut，F(xiàn)IFO）：按照任務(wù)到達就緒隊列的先后次序進行調(diào)度；不可搶占方式：當前任務(wù)占用CPU，直到執(zhí)行

完或被阻塞，才讓出CPU給另外一個任務(wù)；在任務(wù)被喚醒后（如I/O完成），并不立即恢復

執(zhí)行，而是放在就緒隊列的末尾；優(yōu)點：簡單、公平，易于理解也易于實現(xiàn)。

現(xiàn)實生活中應(yīng)用廣泛：排隊。先來先服務(wù)調(diào)度算法先來先服務(wù)（FirstComeFirsFCFS算法的問題平均周轉(zhuǎn)時間取決于各任務(wù)到達的順序，若短任務(wù)位于長任務(wù)之后，將增大平均周轉(zhuǎn)時間。例如，三個任務(wù)A、B、C的運行時間為24、3、3時間242730ABC平均周轉(zhuǎn)時間＝(24+27+30)/3＝27時間3630ABC平均周轉(zhuǎn)時間＝(3+6+30)/3＝13FCFS算法的問題平均周轉(zhuǎn)時間取決于各任務(wù)到達的順序，若短任短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法

短作業(yè)優(yōu)先（ShortestJobFirst，SJF），設(shè)計

目標是改進FCFS算法，減少平均周轉(zhuǎn)時間；SJF算法要求任務(wù)在開始執(zhí)行時預(yù)計執(zhí)行時間，

對預(yù)計執(zhí)行時間短的任務(wù)優(yōu)先分派處理器；兩種實現(xiàn)方案：不可搶占方式：當前任務(wù)在運行時不會被打

斷，只有運行完畢或阻塞時，才讓出CPU；可搶占方式：如果一個新的短任務(wù)到來，其

運行時間小于當前正在運行任務(wù)的剩余時間，

則搶占CPU運行，稱為SRTF（Shortest

RemainingTimeFirst）。短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法短作業(yè)優(yōu)先（ShortestJob可以證明：對于一組同時到達的任務(wù)，采用SJF

算法將得到一個最小的平均周轉(zhuǎn)時間。D時間ACaa+ba+b+ca+b+c+d例如，考察4個任務(wù)A、B、C、D，其運行時間分

別為a、b、c、dBA、B、C、D的周轉(zhuǎn)時間分別為a、a+b、a+b+c和a+b+c+d，因此平均周轉(zhuǎn)時間為：(4a+3b+2c+d)/4顯然，當abcd時，平均周轉(zhuǎn)時間最小?？梢宰C明：對于一組同時到達的任務(wù)，采用SJF

算法時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法在時間片輪轉(zhuǎn)算法（Round-Robin，RR）中，將

所有的就緒任務(wù)按照FCFS原則，排成一個隊列；每次調(diào)度時將處理器分派給隊首任務(wù)，讓其執(zhí)行

一小段CPU時間（時間片，timeslice）；在一個時間片結(jié)束時，如果任務(wù)還沒有執(zhí)行完的

話，將發(fā)生時鐘中斷，在時鐘中斷中，調(diào)度程序

將暫停當前任務(wù)的執(zhí)行，并將其送到就緒隊列的

末尾，然后執(zhí)行當前的隊首任務(wù)；如果一個任務(wù)在它的時間片用完之前就已結(jié)束或

被阻塞，那么立即讓出CPU。時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法在時間片輪轉(zhuǎn)算法（Round-Robin開始時，任務(wù)B位于隊列之首，因此被調(diào)度執(zhí)行。當

它的時間片用完后，就把它送到就緒隊列的末尾。

同時，任務(wù)F成為新的隊首，被調(diào)度運行。開始時，任務(wù)B位于隊列之首，因此被調(diào)度執(zhí)行。當

它的時間片用Roundrobin,too….Roundrobin,too….時間片輪轉(zhuǎn)法的特點

優(yōu)點：

公平性：各個就緒任務(wù)平均地分配CPU的使用

時間。假設(shè)有n個就緒任務(wù)，時間片大小為q，

那么每個任務(wù)將得到1/n的CPU時間；

活動性：每個任務(wù)最多等待(n-1)q時間就能夠

再次得到CPU去運行；缺點：q的大小難以確定（一般在20－50ms）。q太大：退化為FCFS算法，進程在一個時間片

內(nèi)都執(zhí)行完，響應(yīng)時間長。如q=100ms；q太?。好總€任務(wù)都需要更多的時間片才能處理

完，任務(wù)切換次數(shù)增加，增大系統(tǒng)開銷。如q=4ms時間片輪轉(zhuǎn)法的特點優(yōu)點：優(yōu)先級調(diào)度算法輪轉(zhuǎn)法有一個缺省的前提，即各任務(wù)同等重要；“人人生而平等”？恐怕不太現(xiàn)實！同樣，并

不是每個任務(wù)都同等重要，怎么辦？分等級！優(yōu)先級算法（PriorityScheduling）：給每個任

務(wù)設(shè)置一個優(yōu)先級，然后在所有就緒任務(wù)中選擇

優(yōu)先級最高的那個任務(wù)去運行；SJF就是一個優(yōu)先級算法，每個任務(wù)的優(yōu)先級是

它的CPU運行時間（時間越短，優(yōu)先級越高）；分為可搶占和不可搶占兩種方式；各任務(wù)優(yōu)先級

的確定方式可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。優(yōu)先級調(diào)度算法輪轉(zhuǎn)法有一個缺省的前提，即各任務(wù)同等重要；可搶占方式任務(wù)1任務(wù)2任務(wù)1優(yōu)先級高低時間任務(wù)2任務(wù)3表示搶占表示結(jié)束可搶占方式任務(wù)1任務(wù)2任務(wù)1優(yōu)先級高時間任務(wù)2任靜態(tài)優(yōu)先級方式：指在創(chuàng)建任務(wù)時即確定任務(wù)的優(yōu)先級，并保持不變到任務(wù)運行結(jié)束。缺點：如果一直有高優(yōu)先級的任務(wù)出現(xiàn)，則它們一直占用著CPU，而低優(yōu)先級的任務(wù)“饑餓”。動態(tài)優(yōu)先級方式：指在創(chuàng)建任務(wù)時賦予給進程的優(yōu)先級，在任務(wù)運行過程中可以動態(tài)改變，以便獲得更好的調(diào)度性能。為防“饑餓”，根據(jù)任務(wù)的等待時間調(diào)整優(yōu)先級。在就緒隊列中，等待時間延長則優(yōu)先級提高，從而使優(yōu)先級較低的任務(wù)在等待足夠的時間后，其優(yōu)先級提高到可被調(diào)度執(zhí)行。靜態(tài)優(yōu)先級方式：指在創(chuàng)建任務(wù)時即確定任務(wù)的優(yōu)先級，并保持不變優(yōu)先級類別（本圖摘自AndrewS.Tanenbaum：“ModernOperatingSystems”）可以把進程按照不同的優(yōu)先級別分組，然后在不同

級別之間使用優(yōu)先級算法，而在同一級別的各個進

程之間使用時間片輪轉(zhuǎn)法。優(yōu)先級類別（本圖摘自AndrewS.Tanenbaum：實時系統(tǒng)調(diào)度對于RTOS調(diào)度器來說，公平性并不重要。例如：如果老師給你布置了五個家庭作業(yè)，其中有一個作業(yè)必須在一個小時內(nèi)完成，顯然先做那個作業(yè)；RTOS調(diào)度器的主要目標就是要使得每個任務(wù)都必須在其最終時間期限(deadline)之前完成。實時系統(tǒng)調(diào)度對于RTOS調(diào)度器來說，公平性并不重要。例如：如優(yōu)先級反轉(zhuǎn)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)大多數(shù)RTOS調(diào)度器都采用基于優(yōu)先級的可搶占調(diào)度算法；但在具體實現(xiàn)上：如何設(shè)定各個任務(wù)的優(yōu)先級？優(yōu)先級是靜態(tài)設(shè)置的還是動態(tài)可變的？算法的性能如何，能否滿足實時要求？大多數(shù)RTOS調(diào)度器都采用基于優(yōu)先級的可搶占調(diào)度算法；任務(wù)模型（周期性任務(wù)）啟動時間r(i,j)：第i個任務(wù)的第j次執(zhí)行的開始時間；時間期限D(zhuǎn)eadline，D(i)：第i個任務(wù)所允許的最大響應(yīng)時間（從任務(wù)啟動到運行結(jié)束所需的時間）；周期Period，P(i)：第i個任務(wù)的連續(xù)兩次運行之間的最小時間間隔；執(zhí)行時間ExecutionTime，E(i)：對于第i個任務(wù)，當它所需要的資源都已具備時，它的執(zhí)行所需要的最長時間。任務(wù)模型（周期性任務(wù)）啟動時間r(i,j)：第i個任務(wù)的第j典型的RTOS任務(wù)模型每個任務(wù)用一個三元組來表示（執(zhí)行時間、周期、deadline）；一般來說，周期＝deadline；任務(wù)可以一個周期內(nèi)的任何時刻被啟動；啟動時間執(zhí)行時間周期0

1

2

3

4

5

6

78p=(2,8,8)典型的RTOS任務(wù)模型每個任務(wù)用一個三元組來表示（執(zhí)行時間、單調(diào)速率調(diào)度算法單調(diào)速率調(diào)度(RateMonotonicScheduling，RMS)算法；RMS是一種靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法，也是最常用的一種確定任務(wù)優(yōu)先級的算法；思路：單位時間內(nèi)任務(wù)被執(zhí)行的次數(shù)越多，優(yōu)先級越高。即任務(wù)的周期越短，優(yōu)先級越高。周期 優(yōu)先級10 1（最高）

12 2

15 3

20 4（最低）例如：單調(diào)速率調(diào)度算法單調(diào)速率調(diào)度(RateMonotonicRMS算法是一種最優(yōu)算法：如果存在一種基于靜態(tài)優(yōu)先級的調(diào)度順序，使得每個任務(wù)都能夠在期限時間內(nèi)完成，那么RMS算法總能找到一種可行的調(diào)度方案；對于一組任務(wù)，這種調(diào)度方案不一定存在；處理器的利用率：如果U

1，則RMS調(diào)度方案不存在（處理器不可能一天工作25小時）；如果U

n(21/n

1)，n為任務(wù)的個數(shù)，則RMS調(diào)度方案一定存在。RMS算法是一種最優(yōu)算法：如果存在一種基于靜態(tài)優(yōu)先級的調(diào)度順Task1的優(yōu)先級高于Task2任務(wù)1任務(wù)2RMS算法超時Task1的優(yōu)先級任務(wù)1任務(wù)2RMS算法超時最早期限優(yōu)先調(diào)度算法最早期限優(yōu)先(EarliestDeadlineFirst,EDF)調(diào)度算法：EDF是一種動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法，也是性能最好的一種調(diào)度算法；基本思路：對時間期限最近的任務(wù)，分配最高的優(yōu)先級。最早期限優(yōu)先調(diào)度算法最早期限優(yōu)先(EarliestDeadTask1和Task2的優(yōu)先級是動態(tài)調(diào)整的。任務(wù)1任務(wù)2EDF算法未超時Task1和Task2任務(wù)1任務(wù)2EDF算法未超時任務(wù)切換將被掛起任務(wù)的寄存器內(nèi)容入棧；將較高優(yōu)先級任務(wù)的寄存器內(nèi)容出棧，恢復到硬件寄存器中。任務(wù)切換將被掛起任務(wù)的寄存器內(nèi)容入棧；任務(wù)級的任務(wù)切換OS_TASK_SW()通過sc系統(tǒng)調(diào)用指令完成保護當前任務(wù)的現(xiàn)場恢復新任務(wù)的現(xiàn)場執(zhí)行中斷返回指令開始執(zhí)行新的任務(wù)任務(wù)級的任務(wù)切換OS_TASK_SW()通過sc系統(tǒng)調(diào)用指令調(diào)用OS_TASK_SW()前的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)低優(yōu)先級任務(wù)OS_TCBOSTCBCur(1)存貯器低地址存貯器高地址堆棧方向SPR1R2R3R4PCPSW存貯器低地址存貯器高地址高優(yōu)先級任務(wù)OS_TCBOSTCBHighRdy(3)(2)CPU(4)(5)調(diào)用OS_TASK_SW()前的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)低優(yōu)先級任務(wù)OSTC保存當前CPU寄存器的值低優(yōu)先級任務(wù)OS_TCBOSTCBCurPSWPCR1R2R3R4存貯器低地址存貯器高地址堆棧方向SPR1R2R3R4PCPSW存貯器低地址存貯器高地址高優(yōu)先級任務(wù)OS_TCBOSTCBHighRdy(3)(2)CPU(4)(5)(1)(3)保存當前CPU寄存器的值低優(yōu)先級任務(wù)OSTCBCurPSWP重新裝入要運行的任務(wù)低優(yōu)先級任務(wù)OS_TCBOSTCBCurPSWPCR1R2R3R4存貯器低地址存貯器高地址堆棧方向SPR1R2R3R4PCPSWPSWPCR1R2R3R4存貯器低地址存貯器高地址高優(yōu)先級任務(wù)OS_TCBOSTCBHighRdyOSTCBCur(1)(2)CPU(4)(4)(1)(3)(3)(4)重新裝入要運行的任務(wù)低優(yōu)先級任務(wù)OSTCBCurPSWPCR任務(wù)切換OS_TASK_SW()的代碼VoidOSCtxSw(void){將R1,R2,R3及R4推入當前堆棧；OSTCBCurOSTCBStkPtr=SP;OSTCBCur=OSTCBHighRdy;SP=OSTCBHighRdyOSTCBSTKPtr;將R4,R3,R2及R1從新堆棧中彈出；執(zhí)行中斷返回指令；}任務(wù)切換OS_TASK_SW()的代碼VoidOSCtxS給調(diào)度器上鎖OSSchedlock()：給調(diào)度器上鎖函數(shù)，用于禁止任務(wù)調(diào)度，保持對CPU的控制權(quán)（即使有優(yōu)先級更高的任務(wù)進入了就緒態(tài)）；OSSchedUnlock()：給調(diào)度器開鎖函數(shù)，當任務(wù)完成后調(diào)用此函數(shù)，調(diào)度重新得到允許；當?shù)蛢?yōu)先級的任務(wù)要發(fā)消息給多任務(wù)的郵箱、消息隊列、信號量時，它不希望高優(yōu)先級的任務(wù)在郵箱、隊列和信號量還沒有得到消息之前就取得了CPU的控制權(quán)，此時，可以使用調(diào)度器上鎖函數(shù)。給調(diào)度器上鎖OSSchedlock()：給調(diào)度器上鎖函數(shù)，用任務(wù)管理的系統(tǒng)服務(wù)創(chuàng)建任務(wù)刪除任務(wù)修改任務(wù)的優(yōu)先級掛起和恢復任務(wù)獲得一個任務(wù)的有關(guān)信息任務(wù)管理的系統(tǒng)服務(wù)創(chuàng)建任務(wù)創(chuàng)建任務(wù)創(chuàng)建任務(wù)的函數(shù)OSTaskCreate();OSTaskCreateExt();OSTaskCreateExt()是OSTaskCreate()的擴展版本，提供了一些附加的功能；任務(wù)可以在多任務(wù)調(diào)度開始(即調(diào)用OSStart())之前創(chuàng)建，也可以在其它任務(wù)的執(zhí)行過程中被創(chuàng)建。但在OSStart()被調(diào)用之前，用戶必須創(chuàng)建至少一個任務(wù)；不能在中斷服務(wù)程序(ISR)中創(chuàng)建新任務(wù)。創(chuàng)建任務(wù)創(chuàng)建任務(wù)的函數(shù)OSTaskCreate()INT8UOSTaskCreate(

void(*task)(void*pd),//任務(wù)代碼指針

void*pdata,//任務(wù)參數(shù)指針

OS_STK*ptos,//任務(wù)棧的棧頂指針

INT8Uprio//任務(wù)的優(yōu)先級

);返回值 OS_NO_ERR：函數(shù)調(diào)用成功；

OS_PRIO_EXIT：任務(wù)優(yōu)先級已經(jīng)存在；

OS_PRIO_INVALID：任務(wù)優(yōu)先級無效。OSTaskCreate()INT8UOSTaskCreaOSTaskCreate()的實現(xiàn)過程任務(wù)優(yōu)先級檢查該優(yōu)先級是否在0到OS_LOWSEST_PRIO之間？該優(yōu)先級是否空閑？調(diào)用OSTaskStkInit()，創(chuàng)建任務(wù)的棧幀；調(diào)用OSTCBInit()，從空閑的OS_TCB池（即OSTCBFreeList鏈表）中獲得一個TCB并初始化其內(nèi)容，然后把它加入到OSTCBList鏈表的開頭，并把它設(shè)定為就緒狀態(tài)；任務(wù)個數(shù)OSTaskCtr加1；調(diào)用用戶自定義的函數(shù)OSTaskCreateHook()；判斷是否需要調(diào)度（調(diào)用者是正在執(zhí)行的任務(wù)）OSTaskCreate()的實現(xiàn)過程任務(wù)優(yōu)先級檢查OSTaskCreateExt()INT8UOSTaskCreateExt(

前四個參數(shù)與OSTaskCreate相同，

INT16Uid,//任務(wù)的ID

OS_STK*pbos,//指向任務(wù)棧底的指針

INT32Ustk_size,//棧能容納的成員數(shù)目

void*pext,//指向用戶附加數(shù)據(jù)域的指針

INT16Uopt//一些選項信息

);返回值：與OSTaskCreate()相同。OSTaskCreateExt()INT8UOSTaskC任務(wù)的?？臻g每個任務(wù)都有自己的?？臻g（Stack），棧必須聲明為OS_STK類型，并且由連續(xù)的內(nèi)存空間組成；棧空間的分配方法靜態(tài)分配：在編譯的時候分配，例如：

staticOS_STKMyTaskStack[stack_size];

OS_STKMyTaskStack[stack_size];動態(tài)分配：在任務(wù)運行的時候使用malloc()函數(shù)來動態(tài)申請內(nèi)存空間；任務(wù)的?？臻g每個任務(wù)都有自己的棧空間（Stack），棧必須聲OS_STK*pstk;

pstk=(OS_STK*)malloc(stack_size);/*確認malloc()能得到足夠的內(nèi)存空間*/

if(pstk!=(OS_STK*)0){Createthetask;}

動態(tài)分配OS_STK*pstk;動態(tài)分配內(nèi)存碎片問題在動態(tài)分配中，可能存在內(nèi)存碎片問題。特別是當用戶反復地建立和刪除任務(wù)時，內(nèi)存堆中可能會出現(xiàn)大量的碎片，導致沒有足夠大的一塊連續(xù)內(nèi)存區(qū)域可用作任務(wù)棧，這時malloc()便無法成功地為任務(wù)分配?？臻g。3Kb堆初始狀態(tài)3個任務(wù)刪除A,C內(nèi)碎片/

外碎片?內(nèi)存碎片問題在動態(tài)分配中，可能存在內(nèi)存碎片問題。特別是當用戶棧的增長方向棧的增長方向的設(shè)置從低地址到高地址：在OS_CPU.H中，將常量OS_STK_GROWTH設(shè)定為0；從高地址到低地址：在OS_CPU.H中，將常量OS_STK_GROWTH設(shè)定為1；OS_STKTaskStack[TASK_STACK_SIZE];OSTaskCreate(task,pdata,

&TaskStack[TASK_STACK_SIZE-1],

prio);棧的增長方向棧的增長方向的設(shè)置OSTaskChangePrio()：在程序運行期間，用戶可以通過調(diào)用本函數(shù)來改變某個任務(wù)的優(yōu)先級。 INT8UOSTaskChangePrio(INT8Uoldprio,

INT8Unewprio)OSTaskQuery()：獲得一個任務(wù)的有關(guān)信息獲得的是對應(yīng)任務(wù)的OS_TCB中內(nèi)容的拷貝。OSTaskChangePrio()：在程序運行期間，用戶可OSTaskSuspend()：掛起一個任務(wù)如果任務(wù)處于就緒態(tài)，把它從就緒表中移出；在任務(wù)的TCB中設(shè)置OS_STAT_SUSPEND標志，表明該任務(wù)正在被掛起。OSTaskResume()：恢復一個任務(wù)恢復被OSTaskSuspend()掛起的任務(wù)；清除TCB中OSTCBStat字段的OS_STAT_SUSPEND位掛起和恢復任務(wù)OSTaskSuspend()：掛起一個任務(wù)掛起和恢復任務(wù)1324

C/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時間管理任務(wù)之間的通信與同步5存儲管理6

C/OS-II的移植1324C/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時間管理任務(wù)之間的中斷處理中斷：由于某種事件的發(fā)生而導致程序流程的改變。產(chǎn)生中斷的事件稱為中斷源。CPU響應(yīng)中斷的條件：至少有一個中斷源向CPU發(fā)出中斷信號；系統(tǒng)允許中斷，且對此中斷信號未予屏蔽。中斷處理中斷：由于某種事件的發(fā)生而導致程序流程的改變。產(chǎn)生中中斷服務(wù)程序ISR中斷一旦被識別，CPU會保存部分（或全部）運行上下文（context，即寄存器的值），然后跳轉(zhuǎn)到專門的子程序去處理此次事件，稱為中斷服務(wù)子程序(ISR)。μC/OS-Ⅱ中，中斷服務(wù)子程序要用匯編語言來編寫，然而，如果用戶使用的C語言編譯器支持在線匯編語言的話，用戶可以直接將中斷服務(wù)子程序代碼放在C語言的程序文件中。中斷服務(wù)程序ISR中斷一旦被識別，CPU會保存部分（或全部）(1)保存全部CPU寄存器的值;(2)調(diào)用OSIntEnter()，或直接把全局變量OSIntNesting（中斷嵌套層次）加1；(3)執(zhí)行用戶代碼做中斷服務(wù);(4)調(diào)用OSIntExit()；(5)恢復所有CPU寄存器；(6)執(zhí)行中斷返回指令。用戶ISR的框架(1)保存全部CPU寄存器的值;用戶ISR的框架嵌入式實時操作系統(tǒng)分析詳解ppt課件OSIntEnter()/*在調(diào)用本函數(shù)之前必須先將中斷關(guān)閉*/voidOSIntEnter(void){if(OSRunning==TRUE){if(OSIntNesting<255){OSIntNesting++;}}}OSIntEnter()/*在調(diào)用本函數(shù)之前必須先將中斷關(guān)OSIntExit的意義OSIntExit的意義OSIntExit()voidOSIntExit(void){OS_ENTER_CRITICAL();//關(guān)中斷if((--OSIntNesting|OSLockNesting)==0)//判斷嵌套是否為零{//把高優(yōu)先級任務(wù)裝入OSIntExitY=OSUnMapTbl[OSRdyGrp];OSPrioHighRdy=(INT8U)((OSIntExitY<<3)+OSUnMapTbl[OSRdyTbl[OSIntExitY]]);if(OSPrioHighRdy!=OSPrioCur){OSTCBHighRdy=

OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSCtxSwCtr++;

OSIntCtxSw();}}OS_EXIT_CRITICAL();//開中斷返回}OSIntExit()voidOSIntExit(voiOSIntCtxSw()在任務(wù)切換時，為什么使用OSIntCtxSw()而不是調(diào)度函數(shù)中的OS_TASK_SW()？原因有二點一半的任務(wù)切換工作，即CPU寄存器入棧，已經(jīng)在前面做完了；需要保證所有被掛起任務(wù)的棧結(jié)構(gòu)是一樣的。OSIntCtxSw()在任務(wù)切換時，為什么使用OSIntCOSIntExit的關(guān)鍵——OSIntCtxSw實現(xiàn)中斷級的任務(wù)切換ARM在棧指針調(diào)整過程中的優(yōu)勢OSIntExit的關(guān)鍵——OSIntCtxSw實現(xiàn)中斷級的調(diào)用中斷切換函數(shù)OSIntCtxSw()后的堆棧情況調(diào)用中斷切換函數(shù)OSIntCtxSw()后的堆棧情況時鐘節(jié)拍時鐘節(jié)拍是一種特殊的中斷，相當于操作系統(tǒng)的心臟起搏器；μC/OS需要用戶提供周期性信號源，用于實現(xiàn)時間延時和確認超時。節(jié)拍率應(yīng)在10到100Hz之間，時鐘節(jié)拍率越高，系統(tǒng)的額外負荷就越重；時鐘節(jié)拍的實際頻率取決于用戶應(yīng)用程序的精度。時鐘節(jié)拍源可以是專門的硬件定時器，或是來自50/60Hz交流電源的信號。時鐘節(jié)拍時鐘節(jié)拍是一種特殊的中斷，相當于操作系統(tǒng)的心臟起搏器時鐘節(jié)拍ISRvoidOSTickISR(void){

(1)保存處理器寄存器的值；

(2)調(diào)用OSIntEnter()或?qū)SIntNesting加1;

(3)調(diào)用OSTimeTick();/*檢查每個任務(wù)的時間延時*/

(4)調(diào)用OSIntExit();

(5)恢復處理器寄存器的值;

(6)執(zhí)行中斷返回指令;}時鐘節(jié)拍ISRvoidOSTickISR(void)時鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimtick()時鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimtick()時間管理與時間管理相關(guān)的系統(tǒng)服務(wù):OSTimeDLY()OSTimeDLYHMSM()OSTimeDlyResmue()OStimeGet()OSTimeSet()時間管理與時間管理相關(guān)的系統(tǒng)服務(wù):OSTimeDLY()OSTimeDLY()：任務(wù)延時函數(shù)，申請該服務(wù)的任務(wù)可以延時一段時間；調(diào)用OSTimeDLY后，任務(wù)進入等待狀態(tài)；使用方法voidOSTimeDly(INT16Uticks);ticks表示需要延時的時間長度，用時鐘節(jié)拍的個數(shù)來表示。OSTimeDLY()OSTimeDLY()：任務(wù)延時函數(shù)，OSTimeDLY()voidOSTimeDly(INT16Uticks){if(ticks>0){OS_ENTER_CRITICAL();if((OSRdyTbl[OSTCBCur->OSTCBY]&=~OSTCBCur->OSTCBBitX)==0){OSRdyGrp&=~OSTCBCur->OSTCBBitY;}OSTCBCur->OSTCBDly=ticks;OS_EXIT_CRITICAL();OSSched();}}OSTimeDLY()voidOSTimeDly(INTOSTimeDLY(1)的問題OSTimeDLY(1)的問題OSTimeDlyHMSM()OSTimeDlyHMSM()：OSTimeDly()的另一個版本，即按時分秒延時函數(shù)；使用方法INT8UOSTimeDlyHMSM(

INT8Uhours,//小時

INT8Uminutes,//分鐘

INT8Useconds,//秒

INT16Umilli//毫秒

);OSTimeDlyHMSM()OSTimeDlyHMSM()OSTimeDlyResume()OSTimeDlyResume()：讓處在延時期的任務(wù)提前結(jié)束延時，進入就緒狀態(tài)；使用方法INT8UOSTimeDlyResume(INT8U

prio);prio表示需要提前結(jié)束延時的任務(wù)的優(yōu)先級/任務(wù)ID。OSTimeDlyResume()OSTimeDlyResu系統(tǒng)時間每隔一個時鐘節(jié)拍，發(fā)生一個時鐘中斷，將一個32位的計數(shù)器OSTime加1；該計數(shù)器在用戶調(diào)用OSStart()初始化多任務(wù)和4,294,967,295個節(jié)拍執(zhí)行完一遍的時候從0開始計數(shù)。若時鐘節(jié)拍的頻率等于100Hz，該計數(shù)器每隔497天就重新開始計數(shù)；OSTimeGet()：獲得該計數(shù)器的當前值；INT32UOSTimeGet(void);OSTimeSet()：設(shè)置該計數(shù)器的值。voidOSTimeSet(INT32Uticks);系統(tǒng)時間每隔一個時鐘節(jié)拍，發(fā)生一個時鐘中斷，將一個32位的計何時啟動系統(tǒng)定時器如果在OSStart之前啟動定時器，則系統(tǒng)可能無法正確執(zhí)行完OSStartHighRdyOSStart函數(shù)直接調(diào)用OSStartHighRdy去執(zhí)行最高優(yōu)先級的任務(wù)，OSStart不返回。系統(tǒng)定時器應(yīng)該在系統(tǒng)的最高優(yōu)先級任務(wù)中啟動使用OSRunning變量來控制操作系統(tǒng)的運行在我們的移植版本中，使用了uCOS-II中的保留任務(wù)1作為系統(tǒng)任務(wù)。負責啟動定時器何時啟動系統(tǒng)定時器如果在OSStart之前啟動定時器，則系統(tǒng)時鐘節(jié)拍的啟動用戶必須在多任務(wù)系統(tǒng)啟動以后再開啟時鐘節(jié)拍器，也就是在調(diào)用OSStart()之后；在調(diào)用OSStart()之后做的第一件事是初始化定時器中斷。voidmain(void){...OSInit();/*初始化uC/OS-II*//*應(yīng)用程序初始化代碼...*//*調(diào)用OSTaskCreate()創(chuàng)建至少一個任務(wù)*/

允許時鐘節(jié)拍中斷;/*錯誤！可能crash!*/OSStart();/*開始多任務(wù)調(diào)度*/}時鐘節(jié)拍的啟動用戶必須在多任務(wù)系統(tǒng)啟動以后再開啟時鐘節(jié)拍器，系統(tǒng)的初始化與啟動在調(diào)用

C/OS-II的任何其它服務(wù)之前，用戶必須首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSInit()來初始化

C/OS的所有變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；OSInit()建立空閑任務(wù)OSTaskIdle()，該任務(wù)總是處于就緒狀態(tài)，其優(yōu)先級一般被設(shè)成最低，即OS_LOWEST_PRIO；如果需要，OSInit()還建立統(tǒng)計任務(wù)OSTaskStat()，并讓其進入就緒狀態(tài)；OSInit()還初始化了4個空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)：空閑TCB鏈表OSTCBFreeList、空閑事件鏈表OSEventFreeList、空閑隊列鏈表OSQFreeList和空閑存儲鏈表OSMemFreeList。系統(tǒng)的初始化與啟動在調(diào)用C/OS-II的任何其它服務(wù)之前，系統(tǒng)初始化后的狀態(tài)系統(tǒng)初始化后的狀態(tài)C/OS-II的啟動多任務(wù)的啟動是用戶通過調(diào)用OSStart()實現(xiàn)的。然而，啟動μC/OS-Ⅱ之前，用戶至少要建立一個應(yīng)用任務(wù)。voidmain(void){OSInit();/*初始化uC/OS-II*/...

通過調(diào)用OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()

創(chuàng)建至少一個任務(wù);...

OSStart();

/*開始多任務(wù)調(diào)度!永不返回*/

}C/OS-II的啟動多任務(wù)的啟動是用戶通過調(diào)用OSStarOSStart()voidOSStart(void){INT8UY;INT8UX;if(OSRunning==FALSE){y=OSUnMapTbl[OSRdyGrp];x=OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];OSPrioHighRdy=(INT8U)((Y<<3)+X);OSPrioCur=OSPrioHighRdy;OSTCBHighRdy=

OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSTCBCur=OSTCBHighRdy;OSStartHighRdy();}}OSStart()voidOSStart(void)統(tǒng)計任務(wù)初始化函數(shù)OSStatInit(void)統(tǒng)計任務(wù)初始化函數(shù)OSStatInit(void)統(tǒng)計任務(wù)初始化統(tǒng)計任務(wù)初始化系統(tǒng)啟動后的狀態(tài)假設(shè)用戶創(chuàng)建的任務(wù)優(yōu)先級為6系統(tǒng)啟動后的狀態(tài)假設(shè)用戶創(chuàng)建的1324

C/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時間管理任務(wù)之間的通信與同步5存儲管理1324C/OS-II概述任務(wù)管理中斷和時間管