μC/OS-II的內(nèi)核結(jié)構(gòu)

圖3.1任務(wù)的狀態(tài)

正在運(yùn)行的任務(wù)可以通過調(diào)用兩個(gè)函數(shù)之一將自身延遲一段時(shí)間，這兩個(gè)函數(shù)是OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()。這個(gè)任務(wù)于是進(jìn)入等待狀態(tài)，等待這段時(shí)間過去，下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的、并進(jìn)入了就緒態(tài)的任務(wù)立刻被賦予了CPU的控制權(quán)。等待的時(shí)間過去以后，系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)OSTimeTick()使延遲了的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)(見3.10節(jié)，時(shí)鐘節(jié)拍)。

正在運(yùn)行的任務(wù)期待某一事件的發(fā)生時(shí)也要等待，手段是調(diào)用以下3個(gè)函數(shù)之一：

OSSemPend()，OSMboxPend()，或OSQPend()。調(diào)用后任務(wù)進(jìn)入了等待狀態(tài)(WAITING)。當(dāng)任務(wù)因等待事件被掛起(Pend)，下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)立即得到了CPU的控制權(quán)。當(dāng)事件發(fā)生了，被掛起的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。事件發(fā)生的報(bào)告可能來自另一個(gè)任務(wù)，也可能來自中斷服務(wù)子程序。

正在運(yùn)行的任務(wù)是可以被中斷的，除非該任務(wù)將中斷關(guān)了，或者μC/OS-Ⅱ?qū)⒅袛嚓P(guān)了。被中斷了的任務(wù)就進(jìn)入了中斷服務(wù)態(tài)(ISR)。響應(yīng)中斷時(shí)，正在執(zhí)行的任務(wù)被掛起，中斷服務(wù)子程序控制了CPU的使用權(quán)。中斷服務(wù)子程序可能會(huì)報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件的發(fā)生，而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。在這種情況下，從中斷服務(wù)子程序返回之前，μC/OS-Ⅱ要判定，被中斷的任務(wù)是否還是就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的。如果中斷服務(wù)子程序使一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，則新進(jìn)入就緒態(tài)的這個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)將得以運(yùn)行，否則原來被中斷了的任務(wù)才能繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)所有的任務(wù)都在等待事件發(fā)生或等待延遲時(shí)間結(jié)束，μC/OS-Ⅱ執(zhí)行空閑任務(wù)(idletask)，執(zhí)行OSTaskIdle()函數(shù)。

3.3 任務(wù)控制塊(TaskControlBlocks,OS _TCBs)

一旦任務(wù)建立了，任務(wù)控制塊OS _TCBs將被賦值(程序清單3.3)。任務(wù)控制塊是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)任務(wù)的CPU使用權(quán)被剝奪時(shí)，μC/OS-Ⅱ用它來保存該任務(wù)的狀態(tài)。當(dāng)任務(wù)重新得到CPU使用權(quán)時(shí)，任務(wù)控制塊能確保任務(wù)從當(dāng)時(shí)被中斷的那一點(diǎn)絲毫不差地繼續(xù)執(zhí)行。OS _TCBs全部駐留在RAM中。讀者將會(huì)注意到筆者在組織這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮到了各成員的邏輯分組。任務(wù)建立的時(shí)候，OS _TCBs就被初始化了(見第四章任務(wù)管理)。

程序清單 L3.3μC/OS-II任務(wù)控制塊.

typedefstructos_tcb{

OS_STK*OSTCBStkPtr;

#ifOS_TASK_CREATE_EXT_EN

void*OSTCBExtPtr;

OS_STK*OSTCBStkBottom;

INT32UOSTCBStkSize;

INT16UOSTCBOpt;

INT16UOSTCBId;

#endif

structos_tcb*OSTCBNext;

structos_tcb*OSTCBPrev;

#if(OS_Q_EN(OS_MAX_QS>=2))||OS_MBOX_EN||OS_SEM_EN

OS_EVENT*OSTCBEventPtr;

#endif

#if(OS_Q_EN(OS_MAX_QS>=2))||OS_MBOX_EN

void*OSTCBMsg;

#endif

INT16UOSTCBDly;

INT8UOSTCBStat;

INT8UOSTCBPrio;

INT8UOSTCBX;

INT8UOSTCBY;

INT8UOSTCBBitX;

INT8UOSTCBBitY;

#ifOS_TASK_DEL_EN

BOOLEANOSTCBDelReq;

#endif

}OS_TCB;

.OSTCBStkPtr 是指向當(dāng)前任務(wù)棧頂?shù)闹羔槨?mu;C/OS-Ⅱ允許每個(gè)任務(wù)有自己的棧，尤為重

要的是，每個(gè)任務(wù)的棧的容量可以是任意的。有些商業(yè)內(nèi)核要求所有任務(wù)棧的容量都一

樣，除非用戶寫一個(gè)復(fù)雜的接口函數(shù)來改變之。這種限制浪費(fèi)了RAM，當(dāng)各任務(wù)需要的棧

空間不同時(shí)，也得按任務(wù)中預(yù)期棧容量需求最多的來分配?？臻g。OSTCBStkPtr是OS_TCB

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中唯一的一個(gè)能用匯編語言來處置的變量(在任務(wù)切換段的代碼Context-

switchingcode之中，)把OSTCBStkPtr放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最前面，使得從匯編語言中處理

這個(gè)變量時(shí)較為容易。

.OSTCBExtPtr 指向用戶定義的任務(wù)控制塊擴(kuò)展。用戶可以擴(kuò)展任務(wù)控制塊而不必修改μ

C/OS-Ⅱ的源代碼。.OSTCBExtPtr只在函數(shù)OstaskCreateExt()中使用，故使用時(shí)要將

OS_TASK_CREAT_EN設(shè)為1，以允許建立任務(wù)函數(shù)的擴(kuò)展。例如用戶可以建立一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)

構(gòu)，這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含每個(gè)任務(wù)的名字，或跟蹤某個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，或者跟蹤切換到某

個(gè)任務(wù)的次數(shù)(見例3)。注意，筆者將這個(gè)擴(kuò)展指針變量放在緊跟著堆棧指針的位置，

為的是當(dāng)用戶需要在匯編語言中處理這個(gè)變量時(shí)，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的頭上算偏移量比較方便。

.OSTCBStkBottom 是指向任務(wù)棧底的指針。如果微處理器的棧指針是遞減的，即棧存儲(chǔ)器

從高地址向低地址方向分配，則OSTCBStkBottom指向任務(wù)使用的?？臻g的最低地址。類似

地，如果微處理器的棧是從低地址向高地址遞增型的，則OSTCBStkBottom指向任務(wù)可以使

用的?？臻g的最高地址。函數(shù)OSTaskStkChk()要用到變量OSTCBStkBottom，在運(yùn)行中檢驗(yàn)

?？臻g的使用情況。用戶可以用它來確定任務(wù)實(shí)際需要的棧空間。這個(gè)功能只有當(dāng)用戶在

任務(wù)建立時(shí)允許使用OSTaskCreateExt()函數(shù)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。這就要求用戶將

OS_TASK_CREATE_EXT_EN設(shè)為1，以便允許該功能。

.OSTCBStkSize 存有棧中可容納的指針元數(shù)目而不是用字節(jié)(Byte)表示的棧容量總數(shù)。

也就是說，如果棧中可以保存1,000個(gè)入口地址，每個(gè)地址寬度是32位的，則實(shí)際棧容量

是4,000字節(jié)。同樣是1,000個(gè)入口地址，如果每個(gè)地址寬度是16位的，則總棧容量只有

2,000字節(jié)。在函數(shù)OSStakChk()中要調(diào)用OSTCBStkSize。同理，若使用該函數(shù)的話，要將

OS_TASK_CREAT_EXT_EN設(shè)為1。

.OSTCBOpt 把“選擇項(xiàng)”傳給OSTaskCreateExt()，只有在用戶將OS_TASK_CREATE_EXT_EN

設(shè)為1時(shí)，這個(gè)變量才有效。μC/OS-Ⅱ目前只支持3個(gè)選擇項(xiàng)(見uCOS_II.H)：

OS_TASK_OTP_STK_CHK,OS_TASK_OPT_STK_CLR和OS_TASK_OPT_SAVE_FP。

OS_TASK_OTP_STK_CHK用于告知TaskCreateExt()，在任務(wù)建立的時(shí)候任務(wù)棧檢驗(yàn)功能得

到了允許。OS_TASK_OPT_STK_CLR表示任務(wù)建立的時(shí)候任務(wù)棧要清零。只有在用戶需要有

棧檢驗(yàn)功能時(shí)，才需要將棧清零。如果不定義OS_TASK_OPT_STK_CLR，而后又建立、刪除