就目前而言，μC/OSII[1]稱得上是最小的操作系統(tǒng)內(nèi)核軟件。它由Jean J. Labrosse于1992年推出第一版，立刻在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域引起強(qiáng)烈反響，而其本人也早已成為嵌入式系統(tǒng)會(huì)議(美國(guó))的顧問(wèn)委員會(huì)成員。

μC/OS最鮮明特點(diǎn)就是源碼公開，便于移植和維護(hù)，而且對(duì)于學(xué)校研究完全免費(fèi)，只有在應(yīng)用于盈利項(xiàng)目時(shí)才需要支付少量的版權(quán)費(fèi)，特別適合一般使用者的學(xué)習(xí)、研究和開發(fā)。自問(wèn)世以來(lái)，μC/OS的穩(wěn)定性和可靠性得到了廣泛認(rèn)可，現(xiàn)已通過(guò)美國(guó)FAA認(rèn)證，并被眾多的研究開發(fā)者作為操作系統(tǒng)的樣板，移植到各種的硬件平臺(tái)上。

1 μC/OS任務(wù)用戶接口的缺點(diǎn)

μC/OSII中任務(wù)的用戶接口并不友善，與眾多程序員熟悉的Windows多任務(wù)接口相異較大。

首先，μC/OSII中任務(wù)的?？臻g完全由用戶自行管理，系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單的要求用戶創(chuàng)建任務(wù)時(shí)傳入棧地址，而不參與?？臻g的申請(qǐng)和釋放。為了簡(jiǎn)化，μC/OS的示例程序以靜態(tài)數(shù)組作為任務(wù)棧。?？臻g的放任自流在帶來(lái)一定靈活性的同時(shí)也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。有些用戶仿照示例程序，大量以靜態(tài)數(shù)組形式作為任務(wù)棧，極大地浪費(fèi)了嵌入式系統(tǒng)極為珍貴的內(nèi)存空間;而有些用戶在任務(wù)開始時(shí)申請(qǐng)了棧空間，在任務(wù)結(jié)束時(shí)卻忘記釋放，造成難以跟蹤的內(nèi)存漏洞。

其次，在μC/OSII中任務(wù)結(jié)束時(shí)，需要手工調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)，不能簡(jiǎn)單的返回。這是因?yàn)?mu;C/OSII規(guī)定任務(wù)必須為無(wú)限循環(huán)或自銷毀形式，而流行的大多數(shù)操作系統(tǒng)，任務(wù)結(jié)束后只是簡(jiǎn)單的返回，由系統(tǒng)幫助釋放任務(wù)占據(jù)的資源。

2002年，隨著我國(guó)相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)，包括移動(dòng)通信、信息家電以及工業(yè)控制等領(lǐng)域的快速發(fā)展，嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了極佳的發(fā)展時(shí)機(jī)。強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求帶來(lái)了研發(fā)的快速增長(zhǎng)，越來(lái)越多的軟件公司投入到嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)中。但是國(guó)內(nèi)嵌入式產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀是，程序員素質(zhì)在數(shù)量上呈現(xiàn)金字塔狀況，高級(jí)程序員很少，廣大對(duì)Windows編程熟悉但對(duì)嵌入式開發(fā)陌生的普通程序員占據(jù)金字塔的底端。

若希望在數(shù)量龐大的普通程序員中應(yīng)用μC/OSII，減少Bug產(chǎn)生的來(lái)源，那么對(duì)其任務(wù)接口作出簡(jiǎn)化處理是必要的。

2 對(duì)μC/OS調(diào)度算法的改善

本文參考國(guó)內(nèi)程序員很熟悉的Windows多線程接口，對(duì)μC/OS任務(wù)接口做出改進(jìn)，增強(qiáng)易用性和用戶親和力。本文在任務(wù)創(chuàng)立時(shí)幫助用戶申請(qǐng)?？臻g，并在初始化用戶棧時(shí)，將任務(wù)銷毀函數(shù)壓入棧中，使其能在用戶任務(wù)返回時(shí)自動(dòng)調(diào)用，自動(dòng)釋放?？臻g，并調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。

增加接口OSNewTaskCreate和OSAutoTaskDel。OSNewTaskCreate用于創(chuàng)建任務(wù)，該函數(shù)在系統(tǒng)內(nèi)核中代替用戶申請(qǐng)棧空間，并在初始化棧內(nèi)容時(shí)壓入OSAutoTaskDel地址。改進(jìn)后的OSNewTaskCreate接口如下:

INT8UOSNewTaskCreate(任務(wù)地址pThead,參數(shù)pData,棧大小dwStackSize，優(yōu)先級(jí)prio);

用戶傳入需要?？臻g的大小(dwStackSize)而不是棧地址，如果dwStackSize為零，則?？臻g為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的大小。系統(tǒng)調(diào)用OSMemGet在棧內(nèi)存分區(qū)(MemoryPartition)中申請(qǐng)?jiān)摽臻g。該棧內(nèi)存分區(qū)在系統(tǒng)初始化時(shí)調(diào)用OSMemCreate分配，用來(lái)統(tǒng)一管理所有的用戶棧。接下來(lái)的步驟和μC/OS完全相同，這里不再詳述。

圖1x86平臺(tái)棧示意圖

?？臻g申請(qǐng)了，在哪里釋放呢?可以通過(guò)修改棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit，把OSAutoTaskDel地址壓入任務(wù)棧中。修改前，OSTaskStkInit形成的棧在x86平臺(tái)上的內(nèi)容如圖1所示。

任務(wù)第一次被調(diào)度進(jìn)入運(yùn)行態(tài)時(shí)，系統(tǒng)模仿從中斷返回，會(huì)開始執(zhí)行用戶任務(wù)[1]。圖1中“任務(wù)開始地址”處，理論上應(yīng)該為任務(wù)的返回地址，但在μC/OSII中，任務(wù)函數(shù)必須為無(wú)限循環(huán)結(jié)構(gòu)或自銷毀形式，不能有返回點(diǎn)。因此，僅僅簡(jiǎn)單添入任務(wù)開始地址，如果用戶任務(wù)返回，則會(huì)有不可預(yù)料的后果。修改OSTaskStkInit使棧的內(nèi)容如圖2所示。

圖2修改后棧示意圖

此時(shí)，用戶任務(wù)的棧內(nèi)容與OSAutoTaskDel函數(shù)用pdata作參數(shù)調(diào)用它的棧內(nèi)容完全相同。所以在用戶任務(wù)返回時(shí)，自動(dòng)調(diào)用OSAutoTaskDel函數(shù)，省去了手工調(diào)用OSTaskDel的麻煩。在OSAutoTaskDel中，先釋放棧空間，之后調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)μC/OSII中任務(wù)的用戶接口進(jìn)行了改善，使之更加方便易用、易于維護(hù)，并減少了錯(cuò)誤出現(xiàn)的機(jī)會(huì)。通過(guò)以上方法，希望能使μC/OSII為普通嵌入式程序員所接受。