STM32 uC/OS_II 實踐 之 任務(wù)調(diào)度過程理解及查詢式事件

/*******************************************************************************
* Function Name : main
* Description : 主函數(shù)，對系統(tǒng)以及硬件初始化，建立主函數(shù)并開啟系統(tǒng)
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
CPU_IntDis(); // 禁止CPU中斷 連接到匯編
OSInit(); // uCOS系統(tǒng)初始化
BSP_Init(); // 硬件初始化


OSTaskCreate //建立主任務(wù)， 優(yōu)先級最高 建立這個任務(wù)另外一個用途是為了以后使用統(tǒng)計任務(wù)
(
(void (*) (void *)) App_TaskStart, //指向任務(wù)代碼的指針
(void *) 0,//任務(wù)開始執(zhí)行時，傳遞給任務(wù)的參數(shù)的指針
(OS_STK *) &App_TaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE - 1], //分配給任務(wù)的堆棧的棧頂指針,從(INT8U) APP_TASK_START_PRIO //分配給任務(wù)的優(yōu)先級
);

OSTimeSet(0);
OSStart();

return(0);
}

在開始 uC/OS_II 的調(diào)度之前，我們需要調(diào)用函數(shù)OSInit()，他負責建立任務(wù)控制塊鏈表，就緒任務(wù)表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后初始化全局變量。然后把需要用的外部設(shè)備進行初始化，主要是時鐘初始化，中斷嵌套初始化，端口初始化，調(diào)用函數(shù)BSP_Init(),uC/OS_II規(guī)定在任務(wù)調(diào)度開始前至少有一個任務(wù)已經(jīng)建立，所以我們建立一個任務(wù)APP_TaskStart,并且給這個任務(wù)分配優(yōu)先級以及堆棧等資源這是必須的啦，然后我們用OSTimeSet(0)函數(shù)初始化系統(tǒng)的時鐘節(jié)拍數(shù)后，就調(diào)用OSStart()函數(shù)開始任務(wù)調(diào)度，任務(wù)就會從所有建立的任務(wù)里最高優(yōu)先級開始執(zhí)行。

大家還記得剛才建立了一個APP_TaskStart任務(wù)，在系統(tǒng)開始任務(wù)調(diào)度的時候，系統(tǒng)里除了默認的優(yōu)先級最低的空閑任務(wù)外只有這一個任務(wù)被注冊了，自然就會運行這個任務(wù)，我們先來看下他的相關(guān)源代碼來自文件task.c：

/*******************************************************************************
* Function Name : App_TaskStart
* Description : 主任務(wù)
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void App_TaskStart(void* p_arg)
{
(void) p_arg;

OS_CPU_SysTickInit(); // 初始化系統(tǒng)心跳

#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
OSStatInit(); // 統(tǒng)計任務(wù)初始化函數(shù)
#endif

App_TaskCreate(); // 創(chuàng)建新的用戶任務(wù)

while(1)
{
LED4_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);
LED4_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);
}

}

/*******************************************************************************
* Function Name : App_TaskCreate
* Description : 建立用戶任務(wù)
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void App_TaskCreate(void)
{
//===================================================================// 測試任務(wù)1
OSTaskCreateExt(
Task_Test1,// 指向任務(wù)代碼的指針，也就是任務(wù)函數(shù)名
(void *)0,// 任務(wù)開始執(zhí)行時傳遞給任務(wù)的參數(shù)
(OS_STK *)&Task_Test1Stk[Task_Test1_STK_SIZE-1]，//分配給任務(wù)堆棧的棧頂指針，自頂向下
Task_Test1_PRIO,// 分配給任務(wù)的優(yōu)先級
Task_Test1_PRIO,// 預備給以后版本的標識符，現(xiàn)在同任務(wù)優(yōu)先級
(OS_STK *)&Task_Test1Stk[0], // 指向任務(wù)堆棧的棧底指針，用于堆棧的檢驗
Task_Test1_STK_SIZE, // 指定堆棧的容量，用于堆棧檢驗
(void *)0, // 指向用戶附加數(shù)據(jù)域的指針，用來擴展任務(wù)控制塊
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR // 任務(wù)選項：使能堆棧檢測 和 創(chuàng)建任務(wù)時清空堆棧
);
//===================================================================// 測試任務(wù)2
OSTaskCreateExt(
Task_Test2,
(void *)0,
(OS_STK *)&Task_Test2Stk[Task_Test2_STK_SIZE-1],
Task_Test2_PRIO,
Task_Test2_PRIO,
(OS_STK *)&Task_Test2Stk[0],
Task_Test2_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR
);
//===================================================================// 測試任務(wù)3
OSTaskCreateExt(
Task_Test3,
(void *)0,
(OS_STK *)&Task_Test3Stk[Task_Test3_STK_SIZE-1],
Task_Test3_PRIO,
Task_Test3_PRIO,
(OS_STK *)&Task_Test3Stk[0],
Task_Test3_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR
);
}

同時給出任務(wù)的優(yōu)先級及堆棧大小等信息來自文件app_cfg.h

可以看到，任務(wù)APP_TaskStart的優(yōu)先級最低，所以在這個任務(wù)里創(chuàng)建其他的任務(wù)的時候他就會被更高優(yōu)先級的任務(wù)把CPU的占有權(quán)搶去，在uC/OS_II里每建立一個任務(wù)后都會產(chǎn)生一次任務(wù)的調(diào)度，如果這個建立的任務(wù)優(yōu)先級更高，則系統(tǒng)就會去執(zhí)行這個剛創(chuàng)立的任務(wù)，如果低就只能等著了。所以在建立Task_Test1任務(wù)后，就會跳轉(zhuǎn)執(zhí)行此任務(wù)，現(xiàn)在我們來看下這三個測試任務(wù)的源代碼來自文件app.c    

/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test1
* Description : 任務(wù)1
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test1(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
if(KEY_WKUP == 0)
{
LED1_HIGH;
}
else
{
LED1_LOW;
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,100); // 延時，為其他低優(yōu)先級的任務(wù)執(zhí)行留有空間
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test2
* Description : 任務(wù)2
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test2(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
LED2_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
LED2_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test3
* Description : 任務(wù)3
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test3(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
LED3_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
LED3_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}

剛才說到哪里了？對，現(xiàn)在開始執(zhí)行Task_Test1的任務(wù)了，很顯然，這個任務(wù)是對一個按鍵的檢測，檢測完成后進入一個100ms的延時函數(shù)，在uC/OS_II里延時函數(shù)的作用要比以前的大得多，在uC/OS_II里任務(wù)中調(diào)用了延時函數(shù)時，該任務(wù)就被退出了任務(wù)就緒表，然后調(diào)用一次系統(tǒng)調(diào)度OS_Sched()，重新尋找最高優(yōu)先級的任務(wù)去執(zhí)行，這個時候咱們的系統(tǒng)只注冊了兩個任務(wù)，這樣就只能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)APP_TaskStart了，剛才在這個函數(shù)里建立第一個測試任務(wù)就被搶去了CPU的占用權(quán)，現(xiàn)在回來繼續(xù)創(chuàng)建Task_Test2第二個測試任務(wù)，這第二個測試任務(wù)優(yōu)先級也比開始任務(wù)高，所以自然的它又被人搶去了CPU的占用權(quán)，在第二個測試任務(wù)里大家又會看到有延時函數(shù)，功能肯定是相同的，以此類推第三個測試任務(wù)也就清晰的多了。這時還有一個問題就是延時結(jié)束后系統(tǒng)操作，剛才測試任務(wù)1進入延時后，不會被系統(tǒng)調(diào)用，他的延時變量OSTCBDly是隨著系統(tǒng)的心跳進行遞減的，如果有兩個任務(wù)同時在延時中只要他們的任務(wù)控制塊里的延時變量不是0就會在心跳中斷服務(wù)函數(shù)里減1，等到他被減為0，系統(tǒng)會把這個任務(wù)重新放到任務(wù)就緒表里，并且運行一次系統(tǒng)調(diào)度函數(shù)OS_Sched()，通過這種機制來保證系統(tǒng)始終在運行著最高優(yōu)先級的任務(wù)。這樣系統(tǒng)的調(diào)度問題就解釋完了，在后面關(guān)于中斷和信號量使用時，他們對系統(tǒng)的執(zhí)行順序也是有影響的，他們是如何參與到系統(tǒng)的調(diào)度里，就看后面的講解了。

剛才我們說了延時函數(shù)的作用，如果我把上面的代碼里黃色高亮的部分注視掉會有什么樣的效果，結(jié)果就是其他的3個任務(wù)都無法運行了，系統(tǒng)將一直處理任務(wù)Task_Test1，再加入我們?nèi)绻腰S色高亮部分的延時參數(shù)調(diào)大一些，調(diào)整到1s，結(jié)果也不令人滿意，雖然我給了提起任務(wù)充足的運行時間，但是由于每檢測一次我都會等待很長時間，導致我的檢測精度大大降低，按鍵變的極為難用。這時候我們就應該思考，在uC/OS_II這樣一個實時的嵌入式操作系統(tǒng)里面，最可怕的就是無目的的等待，所以我們盡量使用中斷這樣方式去處理接口信息，中斷和實時系統(tǒng)是相得益彰的。