Micro Controller OS微控制器操作系统应用设计方案

uC/OS----Micro Controller OS微控制器操作系统，美国人Jean Labrosse于1192年完成，1998年出现uC/OS--II，2000年NASA许可可用于飞行器中（无人机中有木有啊！但是很少有极客把他用到飞控中，APM的操作系统是一个裁剪的Linux--Nuxxt什么鬼的）。

uC/OS--II的性能特性不跟大家废话了，大家自己去看它的中文手册吧。有几点要注意理解：

1.用户任务只有56个，因为有8个是系统保留的，这有点像Linux下的系统服务daemons。如空闲任务、统计任务都是系统保留任务。

2.uC/OS中所有函数的调用和服务都有确定的时间，也就是说函数的执行周期确定、执行时间确定，这个由统计任务OSTaskStat()来完成。

3.任务的优先级就是它的标识符，最低优先级 OS_LOWEST_PRIOR=63。

下面进入主题--任务机制:

任务控制块TCB:TCB是描述任务的核心数据结构，存放了它的各种管理信息，包括任务堆栈指针，任务的状态、优先级，任务链表指针等； 一旦务建立了，任务控制块OS_TCB将被赋值。     

typedef struct os_tcb 

       {

                     栈指针；

                     INT16U   OSTCBId;        /*任务的ID*/

                     链表指针；

                     OS_EVENT *OSTCBEventPtr; /*事件指针*/

                     void     *OSTCBMsg;     /*消息指针*/

                     INT8U    OSTCBStat;     /*任务的状态*/

                     INT8U    OSTCBPrio;     /*任务的优先级*/

                     其他……

         }OS_TCB;

• OSTCBStkPtr：指向当前任务栈顶的指针，每个任务可以有自己的栈，栈的容量可以是任意的；

• OSTCBStkBottom：执行任务栈底的指针；

• OSTCBStkSize：栈的容量，用可容纳的指针数目而不是字节数（Byte）来表示。

值得一提的是链表指针，这个设计可以快速的使任务就绪和休眠。所有的务控制块分属于两条不同的链表，单向的空闲链表（头指针OSTCBFreeList）和双向的使用链表（头指针为OSTCBList）； OSTCBNext、OSTCBPrev：用于将任务控制块插入到空闲链表或使用链表中。每个任务的任务控制块在任务创建的时候被链接到使用链表中，在任务删除的时候从链表中被删除。双向连接的链表使得一成员都能快速插入或删除。

              

任务的五个状态：休眠、就绪、运行、中断、挂起（阻塞）。

各状态间的相互转换：

好了，既然一共有64个任务，那我是怎么知道现在到底该运行哪个任务呢？这就是任务就绪表的工作了。

多列几种就绪情况会发现，OSRdyGrp和OSRdyTbl[]的赋值与优先级priority有一定的关系哦。我们先列一个编码表叫OSMapTbl[7]=2^n.n=0.1.2...7（同理就有OSUnMapTbl[7]）。可以得到这个公式:

说明OSRdyGrp与优先级的高三位有关、OSRdyTbl与优先级的低三位有关.通过上面公式就可以把相应的任务标志为就绪状态。既然有让他进入就绪态的方法，也就有让他解除就绪状态--休眠态的方法:

任务的调度。前面的准备工作做好了之后，下面就可以真正的运行任务了。确定哪个务的优先级最高，应该选择哪个任务去运行，这部分的工作是由调度器（Scheduler）来完成的。任务级的调度是由函数OSSched()完成的；中断级的调度是由另一个函数OSIntExt()完成的。

首先根据就绪表确定最高优先级。然后根据最高优先级替换当前任务的TCB，进行上下文切换。

oid   OSSched(void)

{

         INT8U  y;

         OS_ENTER_CRITICAL();         

         OS_EXIT_CRITICAL();

}

可以看到实际执行任务切换的是OS_TASK_SW()函数（也就是OSCtxSW()），我们看下任务切换的过程：