uC/OS-II源碼分析
內(nèi)核結(jié)構(gòu)
<!--[if !supportLists]-->1， <!--[endif]-->臨界區(qū)，OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL
為了處理臨界區(qū)代碼，必須關(guān)中斷，等處理完畢后，再開(kāi)中斷。關(guān)中斷可以避免其他任務(wù)或中斷進(jìn)入臨界區(qū)代碼。uC/OS-II定義了這兩個(gè)宏來(lái)實(shí)現(xiàn)，但注意一條：調(diào)用uC/OS-II功能函數(shù)時(shí)，中斷應(yīng)該總是開(kāi)著的。
1)當(dāng)OS_CRITICAL_METHOD= = 1時(shí)，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)如下：
#defineOS_ENTER_CRITICAL()disable_int()
#defineOS_EXIT_CRITICAL()enable_int()
但這樣有一個(gè)問(wèn)題，如果禁止中斷的情況下調(diào)用uC/OS-II功能函數(shù)，那么從功能函數(shù)返回時(shí)，中斷可能變成允許的了，而實(shí)際上還是希望是禁止的。
2)當(dāng)OS_CRITICAL_METHOD= = 2時(shí)，實(shí)現(xiàn)如下：
#defineOS_ENTER_CRITICAL()
asm(“PUSHPSW”);
asm(“DI”);
#defineOS_EXIT_CRITICAL()
asm(“POPPSW”);
執(zhí)行OS_ENTER_CRITICAL()時(shí)，先將中斷狀態(tài)保存到堆棧，然后關(guān)中斷;執(zhí)行OS_EXIT_CRITICAL()時(shí)，再?gòu)亩褩Ｖ谢謴?fù)原來(lái)的中斷開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。這種方法不會(huì)改變中斷狀態(tài)，避免前面的問(wèn)題。
3)當(dāng)OS_CRITICAL_METHOD= = 3時(shí)，實(shí)現(xiàn)如下：
#defineOS_ENTER_CRITICAL()
cpu_sr=get_processor_psw();
disable_interrupts();
#defineOS_EXIT_CRITICAL()
set_processor_psw(cpu_sr);
將處理器狀態(tài)字保存在局部變量中。
<!--[if !supportLists]-->2， <!--[endif]-->任務(wù)是一個(gè)無(wú)限循環(huán)，返回類(lèi)型為void,參數(shù)void*,用于傳數(shù)據(jù)給任務(wù)。任務(wù)可以調(diào)用OSTaskDel(OS_PRIO_SELF)進(jìn)行自我刪除。任務(wù)有5種狀態(tài)：
<!--[if !supportLists]-->1) <!--[endif]-->睡眠態(tài)。任務(wù)駐留在程序空間(ROM或RAM),還未交給uC/OS-II來(lái)管理。
<!--[if !supportLists]-->2) <!--[endif]-->就緒態(tài)。OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()來(lái)創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)后，就進(jìn)入就緒態(tài)。任務(wù)可以調(diào)用OSTaskDel返回到睡眠態(tài)，或調(diào)用該函數(shù)讓另一個(gè)任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。
<!--[if !supportLists]-->3) <!--[endif]-->運(yùn)行態(tài)。OSStart()啟動(dòng)多任務(wù)運(yùn)行。它只在啟動(dòng)時(shí)調(diào)用一次，運(yùn)行就緒列表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。就緒的任務(wù)只有當(dāng)所以?xún)?yōu)先級(jí)比其高的任務(wù)轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，或者是被刪除了，才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。
<!--[if !supportLists]-->4) <!--[endif]-->等待狀態(tài)。正在運(yùn)行的任務(wù)可以調(diào)用OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()將自身延遲一段時(shí)間進(jìn)入等待狀態(tài)，一直到延遲時(shí)間到來(lái)。這兩個(gè)函數(shù)會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行任務(wù)切換，選擇下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)運(yùn)行。等待時(shí)間過(guò)去后，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)。
正在運(yùn)行的任務(wù)也可能需要等待某一事件的發(fā)生，可以調(diào)用：OSFlagPend(),OSSemPend(),OSMutexPend(),OSMboxPend(),OSQPend()等函數(shù)。若某事件未發(fā)生，則任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到事件發(fā)生。當(dāng)任務(wù)因等待事件被掛起時(shí)，下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)得到CPU。當(dāng)事件發(fā)生了或超時(shí)，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(lái)自另一個(gè)任務(wù)或中斷服務(wù)子程序。
<!--[if !supportLists]-->5) <!--[endif]-->中斷服務(wù)態(tài) 。被中斷的任務(wù)進(jìn)入中斷服務(wù)態(tài)，從而被掛起，中斷服務(wù)子程序得到CPU,后者可能報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件發(fā)生，從而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。因此從中斷服務(wù)子程序返回前，uC/OS-II要判斷被中斷的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和就緒列表中其他任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高低，選擇最高的任務(wù)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。
<!--[if !supportLists]-->6) <!--[endif]-->當(dāng)所以任務(wù)都在等待事件發(fā)生或等待延遲的時(shí)間結(jié)束時(shí)，uC/OS-II運(yùn)行OSTaskIdle()任務(wù)。
<!--[if !supportLists]-->3， <!--[endif]-->任務(wù)控制塊(OS_TCB)
建立一個(gè)任務(wù)時(shí)，一個(gè)OS_TCB就被賦值。當(dāng)任務(wù)的CPU被剝奪時(shí)，用它來(lái)保存任務(wù)的狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)重新得到CPU時(shí)，它也能保證任務(wù)從當(dāng)時(shí)被中斷的那一點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。OS_TCB全部駐留在RAM中。
typedefstructos_tcb
{
OS_STK*OSTCBStkPtr;/*指向當(dāng)前任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔?/
#ifOS_TASK_CREATE_EXT_EN>0
void*OSTCBExtPtr;/*指向用戶(hù)定義的任務(wù)控制塊擴(kuò)展*/
OS_STK*OSTCBStkBottom;/*指向棧底的指針*/
INT32UOSTCBStkSize;/*棧中可容納的元素?cái)?shù)目(
uC/OS-II允許每個(gè)任務(wù)的堆棧容量任意，)*/
INT16UOSTCBOpt;/*傳給OSTaskCreateExt()的任務(wù)選擇項(xiàng)*/
INT16UOSTCBId;/*TaskID(0..65535)*/
#endif
structos_tcb*OSTCBNext;/*TCB列表中指向下一個(gè)TCB的指針*/
structos_tcb*OSTCBPrev;/*TCB列表中指向上一個(gè)TCB的指針*/
#if((OS_Q_EN>0)&&(OS_MAX_QS>0))||(OS_MBOX_EN>0)||(OS_SEM_EN>0)||(OS_MUTEX_EN>0)
OS_EVENT*OSTCBEventPtr;/*指向事件控制塊的指針*/
#endif
#if((OS_Q_EN>0)&&(OS_MAX_QS>0))||(OS_MBOX_EN>0)
void*OSTCBMsg;/*指向傳遞給任務(wù)的消息的指針，消息來(lái)自O(shè)SMboxPost()orOSQPost()*/
#endif
#if(OS_VERSION>=251)&&(OS_FLAG_EN>0)&&(OS_MAX_FLAGS>0)
#ifOS_TASK_DEL_EN>0
OS_FLAG_NODE*OSTCBFlagNode;/*指向事件標(biāo)志節(jié)點(diǎn)的指針*/
#endif
OS_FLAGSOSTCBFlagsRdy;/*使任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)的事件標(biāo)志*/
#endif
INT16UOSTCBDly;/*讓任務(wù)延時(shí)若干節(jié)拍或把任務(wù)掛起一段時(shí)間等待某一事件發(fā)生時(shí)使用的計(jì)時(shí)變量*/
INT8UOSTCBStat;/*任務(wù)狀態(tài)*/
INT8UOSTCBPrio;/*任務(wù)優(yōu)先級(jí)(0==highest,63==lowest)*/
//下面四個(gè)變量用于加速任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)或進(jìn)入等待事件發(fā)生狀態(tài)的過(guò)程，算法比較巧妙
INT8UOSTCBX;/*Bitpositioningroupcorrespondingtotaskpriority(0..7)*/
INT8UOSTCBY;/*Indexintoreadytablecorrespondingtotaskpriority[!--empirenews.page--]
INT8UOSTCBBitX;/*Bitmasktoaccessbitpositioninreadytable
INT8UOSTCBBitY;/*Bitmasktoaccessbitpositioninreadygroup
#ifOS_TASK_DEL_EN>0
BOOLEANOSTCBDelReq;/*表面任務(wù)是否需要?jiǎng)h除自己*/
#endif
}OS_TCB;
uC/OS-II在通過(guò)OS_MAX_TASKS定義了最大的任務(wù)數(shù)目，這也決定了分配給用戶(hù)程序的任務(wù)控制塊OS_TCB的數(shù)目，但此外uC/OS-II還分配給系統(tǒng)任務(wù)OS_N_SYS_TASKS若干個(gè)額外的任務(wù)控制塊，供其內(nèi)部使用。uC/OS-II初始化時(shí)，所以任務(wù)控制塊都被鏈接成單向空任務(wù)鏈表，任務(wù)一旦建立，空任務(wù)控制塊指針OSTCBFreeList指向的任務(wù)控制塊就賦給該任務(wù)，然后OSTCBFreeList調(diào)整為指向鏈表中下一個(gè)空任務(wù)控制塊。一旦任務(wù)被刪除，任務(wù)控制塊被還給空任務(wù)鏈表。
任務(wù)建立時(shí)，OS_TCBInit()初始化任務(wù)控制塊,函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調(diào)用任務(wù)控制塊初始化函數(shù)TCBInit。
INT8UOS_TCBInit(INT8Uprio,OS_STK*ptos,OS_STK*pbos,INT16Uid,INT32Ustk_size,void*pext,INT16Uopt)
{
#ifOS_CRITICAL_METHOD==3/*為CPU狀態(tài)寄存器分配內(nèi)存*/
OS_CPU_SRcpu_sr;
#endif
OS_TCB*ptcb;
OS_ENTER_CRITICAL();
ptcb=OSTCBFreeList;/*從空閑TCB鏈表中取一個(gè)空TCB*/
if(ptcb!=(OS_TCB*)0)
{//取到了空TCB
OSTCBFreeList=ptcb->OSTCBNext;/*更新空閑TCB鏈表頭指針*/
OS_EXIT_CRITICAL();
ptcb->OSTCBStkPtr=ptos;/*保存棧頂指針到TCB*/
ptcb->OSTCBPrio=(INT8U)prio;/*保存任務(wù)優(yōu)先級(jí)到TCB*/
ptcb->OSTCBStat=OS_STAT_RDY;/*任務(wù)狀態(tài)設(shè)置為就緒*/
ptcb->OSTCBDly=0;/*任務(wù)不延時(shí)等待*/
#ifOS_TASK_CREATE_EXT_EN>0//使用擴(kuò)展
ptcb->OSTCBExtPtr=pext;/*保存TCB擴(kuò)展指針*/
ptcb->OSTCBStkSize=stk_size;/*保存棧大小*/
ptcb->OSTCBStkBottom=pbos;/*保存棧底*/
ptcb->OSTCBOpt=opt;/*保存任務(wù)選擇項(xiàng)*/
ptcb->OSTCBId=id;/*保存任務(wù)ID*/
#else//不使用擴(kuò)展
pext=pext;
stk_size=stk_size;
pbos=pbos;
opt=opt;
id=id;
#endif
#ifOS_TASK_DEL_EN>0
ptcb->OSTCBDelReq=OS_NO_ERR;//初始化刪除標(biāo)志
#endif
ptcb->OSTCBY=prio>>3;/*預(yù)先計(jì)算X,Y,BitXandBitY*/
ptcb->OSTCBBitY=OSMapTbl[ptcb->OSTCBY];
ptcb->OSTCBX=prio&0x07;
ptcb->OSTCBBitX=OSMapTbl[ptcb->OSTCBX];
#ifOS_EVENT_EN>0
ptcb->OSTCBEventPtr=(OS_EVENT*)0;/*任務(wù)不等待任何事件發(fā)生*/
#endif
#if(OS_VERSION>=251)&&(OS_FLAG_EN>0)&&(OS_MAX_FLAGS>0)&&(OS_TASK_DEL_EN>0)
ptcb->OSTCBFlagNode=(OS_FLAG_NODE*)0;/*任務(wù)不等待事件標(biāo)志*/
#endif
#if(OS_MBOX_EN>0)||((OS_Q_EN>0)&&(OS_MAX_QS>0))
ptcb->OSTCBMsg=(void*)0;/*沒(méi)有接收任何消息*/
#endif
#ifOS_VERSION>=204
OSTCBInitHook(ptcb);
#endif
OSTaskCreateHook(ptcb);/*調(diào)用用戶(hù)定義的鉤子函數(shù)*/
OS_ENTER_CRITICAL();
OSTCBPrioTbl[prio]=ptcb;
ptcb->OSTCBNext=OSTCBList;/*將TCB插入已經(jīng)建立任務(wù)的雙向鏈表中*/
ptcb->OSTCBPrev=(OS_TCB*)0;
if(OSTCBList!=(OS_TCB*)0){
OSTCBList->OSTCBPrev=ptcb;
}
OSTCBList=ptcb;
OSRdyGrp|=ptcb->OSTCBBitY;/*讓用戶(hù)進(jìn)入就緒態(tài)*/
OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY]|=ptcb->OSTCBBitX;
OS_EXIT_CRITICAL();
return(OS_NO_ERR);
}
OS_EXIT_CRITICAL();
return(OS_NO_MORE_TCB);
}
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