ucos實現多工的基礎包括幾個方面:任務控制塊,任務堆疊,中斷,任務優先順序,一一說起
首先,任務控制塊的結構如下
//系統在執行乙個任務的時候,按照任務的優先順序獲取任務控制塊,再在任務堆疊中獲得任務**指標
typedef struct os_tcb os_tcb;
該結構體中有比較多的靠巨集定義開啟的變數,暫時不討論,主要有這幾個比較重要
os_stk *ostcbstkptr; /*指向任務堆疊棧頂的指標*/
struct os_tcb *ostcbnext; /*指向後乙個任務控制塊的指標 */
struct os_tcb *ostcbprev; /*指向前乙個任務控制塊的指標 */
int8u ostcbprio; /*任務的優先級別 */
為什麼沒有任務**的指標,這是因為任務**被作業系統存放在了堆疊區中,我們知道,對於任務來說,任務**指標實際上指的是執行這段**的時候,處理器的pc指標,當系統中斷到來的時候,這個指標自動儲存,執行完中斷自動恢復,執行原來的流程,ucos採用的原理就是設計乙個系統級別的中斷,定時的發生該中斷,將執行完中斷並自動恢復的過程修改成為任務切換過程,這個切換過程將我們自己的任務堆疊恢復到cpu實際的堆疊中,自動就能切換到新任務了從而實現多工.可見,任務**指正是應該要放在堆疊中的,後面在針對**說.
另外,作業系統的任務控制塊並不是動態申請的,而是編譯的時候就已經確定有多少個的了,如下
os_ext os_tcb ostcbtbl[os_max_tasks + os_n_sys_tasks]; /* table of tcbs */
os_max_tasks和os_n_sys_tasks是靠os_cfg檔案來定義的,前乙個指的是系統最大任務數量,後乙個是系統保留任務數量,系統最多只有這麼些任務控制塊,所以最多最多這麼多工了,同時還有乙個相關聯的全域性變數
os_ext os_tcb *ostcbpriotbl[os_lowest_prio + 1u];
這個變數會儲存系統中所有已經設定了的任務控制塊的指標(也就是create了的任務),他的大小是系統最大優先順序決定,ucos不允許優先順序重複的原因就在這裡,他會將系統的任務控制塊按照優先順序的形式存放在這個陣列中,這樣,當切換任務的時候就不需要輪詢任務控制塊列表,而是獲取任務優先順序之後立刻可以在ostcbpriotbl這個表中獲取任務控制塊,效率快很多(不僅僅是快很多的問題,實時系統要求**執行效率是可以預估的,而輪詢鍊錶的時間是不能確定的,可能第一次就找到了,也可能到最後也找不到).
另外還有幾個必備的變數
os_ext os_tcb *ostcbcur;
os_ext os_tcb *ostcbfreelist;
os_ext os_tcb *ostcbhighrdy;
os_ext os_tcb *ostcblist;
ostcbcur標識當前著正在執行的tcb塊, ostcbfreelist系統全部tcb中空閒的tcb塊煉表頭指標, ostcbhighrdy當前已經準備好的最高優先順序的tcb塊,下一次切換的目標, ostcblist系統有效tcb塊的煉表頭指標
之前我們看到,在tcb變數結構中有乙個next的指標和乙個prev的指標,這就是用來構造鍊錶的,在系統初始化的時候會開始構造,但是首先我們需要明白乙個事情,不管鍊錶形成了乙個神馬結構,實際的資料元素依然是在ostcbtbl陣列中存放的,只是程式使用的時候組織了乙個鍊錶而已
系統初始化的時候,程式呼叫os_init函式(外部程式設計呼叫),在os_init中呼叫os_inittcblist函式,在os_inittcblist中實現空鍊錶的初始化,如下
static void os_inittcblist (void)
ptcb1 = &ostcbtbl[ix];
ptcb1->ostcbnext = (os_tcb *)0;
#if os_task_name_en > 0u
ptcb1->ostcbtaskname = (int8u *)(void *)"?";
#endif
ostcblist = (os_tcb *)0; ostcbfreelist = &ostcbtbl[0]; }
可以看到,進入這個函式,通過一次迴圈,將ostcbtbl中的全部元素連線成了乙個大的鍊錶,鍊錶的頭為ostcbfreelist,這樣就完成了空任務塊鍊錶的初始化,之後ostcblist賦值為null,等待之後的任務建立
建立任務的時候呼叫的函式為ostaskcreate,我們分析其部分結構
首先,他會經過一番判定,第一,不能在中斷中建立任務 第二,任務優先順序不能重複
if (ostcbpriotbl[prio] == (os_tcb *)0)
前面我們說過,任務建立之後,系統會根據任務的優先順序將其tcb控制塊放到ostcbpriotbl中對應的位置,那麼該位置的資料就會不為0,此時要是檢測到新任務建立的優先順序對應的tcb已經有資料了,說明優先順序重複,不能建立
之後會呼叫兩個函式
ostaskstkinit(task, p_arg, ptos, 0u);
os_tcbinit(prio, psp, (os_stk *)0, 0u, 0u, (void *)0, 0u);
第乙個函式是我們在os_cpu_c.c中需要移植的函式,他和處理器架構相關,具體檢視移植指南,有乙個重點是在ostaskstkinit中的這一句
*(stk) = (int32u)0x01000000l; /* xpsrxpsr t 位（第 24 位）置 1 ，否則第一次執行任務時fault*/
*(--stk) = (int32u)task; /* entry pointpc 肯定得指向任務入口*/
將任務的指標存放在了堆疊中,和之前說的吻合
堆疊區設定好了之後就要初始化tcb控制塊,這一段**比較長,說說幾個細節
首先,系統應該從空閒控制塊中取出乙個控制塊並且加入有效tcb控制塊中,如下
ptcb = ostcbfreelist
if (ptcb != (os_tcb *)0)
ostcblist = ptcb;
將當前建立的任務的控制塊指標按照優先順序放到了ostcbpriotbl中,後面直接可以根據優先順序取出來,新的任務控制塊連線到了系統已經存在的任務控制塊的頭部,從而完成了乙個空閒控制塊到有效控制塊的轉移,並建立了任務,等待後期呼叫
另外,ucos定義了乙個空閒任務,用於在沒有任務的情況下執行該任務,所以這個任務必須要是最低優先順序,否則他會搶占別的優先順序的任務,任務函式名
os_taskidle
該任務什麼事情都不幹,在那類似空轉執行,被os_inittaskidle呼叫,而os_inittaskidle被os_init呼叫,從而在初始化系統的時候該任務自動建立
除了空閒任務之外,還定義了乙個統計任務,專用於統計系統執**況,如cpu使用率這些,要監控系統的話,可以再統計任務鉤子函式中做操作將系統運**況輸出,與之相關的變數為oscpuusage
ucos 任務控制塊及任務鍊錶
1 任務控制塊 首先看看ucos中任務控制塊的資料結構為 typedef struct os tcb os tcb 任務控制塊記錄了 任務的堆疊指標，任務當前的執行狀態，任務的優先順序等屬性。其中上面結構中任務狀態 int8u ostcbstat task status 的可取值範圍如下 2 任務控...
UCOS2系統核心講述（三） TCB任務控制塊
寫在前面 ucos2 stm32f1移植詳細過程 彙總文章 ucos2系統核心講述 一 總體描述 ucos2系統核心講述 二 初始化呼叫函式 tcb任務控制塊是用來記錄任務的堆疊指標 任務的當前狀態 任務的優先級別等一些與任務有關屬性的乙個資料結構表 因此，學習本文之前需要了解資料結構 任務控制塊相...
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