μC／OS-III中的高效時鐘節(jié)拍管理機制

摘要：為了有效管理時鐘節(jié)拍并確保系統(tǒng)的實時性，μC／OS—III不僅增加了一個專門的系統(tǒng)任務(wù)來管理時鐘節(jié)拍，而且采用哈希散列表機制來進一步減少時鐘節(jié)拍處理過程所花費的時間。本文討論μC／OS—II在時鐘節(jié)拍管理方面的不足，并介紹μC／OS—III中的高效時鐘節(jié)拍管理機制。
關(guān)鍵詞：μC／OS—III；時鐘節(jié)拍管理；哈希散列表

引言
在嵌入式實時操作系統(tǒng)(RTOS)中，任務(wù)可通過調(diào)用延時函數(shù)(比如μC／OS中的OSTimeDly()函數(shù))將自己延時掛起一段時間。任務(wù)在延時的過程中會釋放CPU使用權(quán)，也就是說，延時的任務(wù)不占用寶貴的CPU資源。延時的任務(wù)由時鐘節(jié)拍服務(wù)跟蹤管理。當任務(wù)延時結(jié)束并準備運行時，時鐘節(jié)拍服務(wù)會使該任務(wù)恢復運行。時鐘節(jié)拍服務(wù)定期運行，其運行由周期的時鐘節(jié)拍中斷觸發(fā)，而時鐘節(jié)拍中斷可由硬件定時器產(chǎn)生。
在μC／OS—III中，時鐘節(jié)拍服務(wù)是在時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序中完成的，每次時鐘節(jié)拍服務(wù)都會遍歷整個任務(wù)鏈表，遞減所有延時任務(wù)的延時計數(shù)器。當任務(wù)數(shù)目較多時，時鐘節(jié)拍服務(wù)處理時間很長，會造成中斷延遲時間和任務(wù)延遲時間都變得很長，影響系統(tǒng)的實時性。
在μC／OS—III中，時鐘節(jié)拍服務(wù)不再在時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序中完成，而是放到一個時鐘節(jié)拍任務(wù)中完成。而且，通過采用啥希散列表機制來管理延時任務(wù)，每次時鐘節(jié)拍服務(wù)只需要處理極少數(shù)的延時任務(wù)，從而大大減少了時鐘節(jié)拍服務(wù)花費的時間，提高了系統(tǒng)的實時性。
另外，在μC／OS系列RTOS中，時鐘節(jié)拍服務(wù)除了會跟蹤延時的任務(wù)，還會跟蹤那些指定了超時時限的等待任務(wù)。也就是說，當指定的超時時限結(jié)束時，即使任務(wù)等待的事件沒有發(fā)生，時鐘節(jié)拍服務(wù)也會使該任務(wù)恢復運行。

1 μC／OS—II中的時鐘節(jié)拍管理機制
在μC／OS—II中，每次時鐘節(jié)拍服務(wù)都會遍歷整個任務(wù)鏈表，依次處理各個任務(wù)。如果當前處理的任務(wù)的延時計數(shù)為0，那么跳過該任務(wù)，繼續(xù)處理下一個任務(wù)；否則，把當前任務(wù)的延時計數(shù)減1，然后，判斷減1后的延時計數(shù)是否為0。如果為0，表示任務(wù)延時結(jié)束了或等待超時了。由于μC／OS-Ⅱ允許其他任務(wù)調(diào)用OSTaskSuspend()函數(shù)強制掛起正在延時的任務(wù)，在這種情況下，不僅需要等到任務(wù)延時結(jié)束，還需要由其他任務(wù)調(diào)用OSTaskResume()函數(shù)解除該任務(wù)的強制掛起狀態(tài)，該任務(wù)才能進入就緒態(tài)。因此，在延時計數(shù)遞減為0的時候，還需要判斷任務(wù)是否被強制掛起。只有任務(wù)沒有被強制掛起，才能使該任務(wù)進入就緒態(tài)；否則，把延時計數(shù)設(shè)置為1，保持任務(wù)的延時狀態(tài)。μC／OS—II時鐘節(jié)拍服務(wù)函數(shù)的主要代碼和注釋如下：