任何一個操作系統(tǒng)都會提供大量的API供程序員使用,uC/OS-II也不例外。由于uC/OS-II面向的是嵌入式開發(fā),并不要求大而全,所以內(nèi)核提供的API也就大多和多任務(wù)息息相關(guān)。主要的有以下幾類:
1. 任務(wù)類
2. 同步和消息類
3. 時間類
4. 臨界區(qū)
1. 任務(wù)類
1) 函數(shù)
OSTaskCreate函數(shù)
這個函數(shù)應(yīng)該至少再main函數(shù)內(nèi)調(diào)用一次,在OSInit函數(shù)調(diào)用之后調(diào)用。作用就是創(chuàng)建一個任務(wù)。目前有四個參數(shù),分別是任務(wù)的入口地址,任務(wù)的參數(shù),任務(wù)堆棧的首地址和任務(wù)的優(yōu)先級。調(diào)用本函數(shù)后,系統(tǒng)會首先從TCB空閑列表內(nèi)申請一個空的TCB指針,然后將會根據(jù)用戶給出參數(shù)初始化任務(wù)堆棧,并在內(nèi)部的任務(wù)就緒表內(nèi)標記該任務(wù)為就緒狀態(tài)。最后返回,這樣一個任務(wù)就創(chuàng)建成功了。
OSTaskSuspend函數(shù)
這個函數(shù)很簡單,一看名字就該明白它的作用,它可以將指定的任務(wù)掛起。如果掛起的是當前任務(wù)的話,那么還會引發(fā)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)切換先導函數(shù)OSShed來進行一次任務(wù)切換。這個函數(shù)只有一個參數(shù),那就是指定任務(wù)的優(yōu)先級。那為什么是優(yōu)先級呢?事實上在系統(tǒng)內(nèi)部,優(yōu)先級除了表示一個任務(wù)執(zhí)行的先后次序外,還起著分別每一個任務(wù)的作用,換句話說,優(yōu)先級也就是任務(wù)的ID。所以uC/OS-II不允許出現(xiàn)相同優(yōu)先級的任務(wù)。
OSTaskResume函數(shù)
這個函數(shù)和上面的函數(shù)正好相反,它用于將指定的已經(jīng)掛起的函數(shù)恢復(fù)成就緒狀態(tài)。如果恢復(fù)任務(wù)的優(yōu)先級高于當前任務(wù),那么還為引發(fā)一次任務(wù)切換。其參數(shù)類似OSTaskSuspend函數(shù),為指定任務(wù)的優(yōu)先級。需要特別說明是,本函數(shù)并不要求和OSTaskSuspend函數(shù)成對使用。
2)任務(wù)狀態(tài)
睡眠態(tài):
任務(wù)駐留在ROM或RAM中但是還沒有交給uC/OS-II來管理。
就緒態(tài):
任務(wù)一旦建立就立即進入就緒態(tài),準備運行。任務(wù)的建立可以是多任務(wù)運行之前,也可以是多任務(wù)運行中。任務(wù)中也可以建立另一個任務(wù),如果被建立的任務(wù)的優(yōu)先級高于建立它的任務(wù),它立刻進入運行態(tài)。
運行態(tài):
多任務(wù)建立后,可以調(diào)用OSStart()開始運行多任務(wù),該函數(shù)只能在啟動時調(diào)用一次。CPU只有一個,任何時刻只有一個任務(wù)處于運行態(tài)(掌握CPU的使用權(quán))。uC/OS-II是基于優(yōu)先級調(diào)度的,所以要一個任務(wù)處于運行態(tài),那么就需要所有優(yōu)先級高于該任務(wù)的任務(wù)處于等待狀態(tài)或者這些高優(yōu)先級任務(wù)被刪除了。
等待態(tài):
一種情況是為了避免高優(yōu)先級的任務(wù)稱霸CPU,那么就需要周期性的把這個任務(wù)掛起讓其他較低的優(yōu)先級的任務(wù)有機會被執(zhí)行??梢酝ㄟ^調(diào)用OSTimeDly()和OSTimeDlyHMSM()來將任務(wù)自身延遲一段時間。
另外一種情況是當運行著的任務(wù)需要等待某一個事件的發(fā)生的時候,那么此時它占著CPU什么也不干太浪費,趁著等待的時刻讓其他低優(yōu)先級的任務(wù)運行運行就非常不錯了。那么這個高優(yōu)先級的任務(wù)可以根據(jù)自己具體的需要調(diào)用以下函數(shù)是自己處于等待狀態(tài):OSFlagPend()、OSSemPend()、OSMutexPend()、OSMboxPend()或OSQPend()。總結(jié)一下,都是一些Pend函數(shù)。
中斷服務(wù)態(tài):
正在運行的任務(wù)被中斷打斷的狀態(tài)。這里需要注意的是,當中斷返回后不一定就返回到被打斷的任務(wù),因為在uC/OS-II中始終都是以任務(wù)的優(yōu)先級來判定哪個任務(wù)該執(zhí)行。
2. 同步和消息類
1)信號量
μC/OS-II中的信號量由兩部分組成:一個是信號量的計數(shù)值,它是一個16位的無符號整數(shù)(0 到65,535之間);另一個是由等待該信號量的任務(wù)組成的等待任務(wù)表。用戶要在OS_CFG.H中將OS_SEM_EN開關(guān)量常數(shù)置成1,這樣μC/OS-II才能支持信號量。
建立一個信號量, OSSemCreate(INT16U cnt )
等待一個信號量, OSSemPend(OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err )
發(fā)送一個信號量, OSSemPost(OS_EVENT *pevent )
無等待地請求一個信號量, OSSemAccept(OS_EVENT *pevent )
查詢一個信號量的當前狀態(tài), OSSemQuery()
郵箱
郵箱是μC/OS-II中另一種通訊機制,它可以使一個任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個任務(wù)發(fā)送一個指針型的變量。該指針指向一個包含了特定“消息”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了在μC/OS-II中使用郵箱,必須將OS_CFG.H中的OS_MBOX_EN常數(shù)置為1。
建立一個郵箱,OSMboxCreate()
等待一個郵箱中的消息,OSMboxPend()
發(fā)送一個消息到郵箱中,OSMboxPost()
無等待地從郵箱中得到一個消息, OSMboxAccept()
查詢一個郵箱的狀態(tài), OSMboxQuery()
如果用戶只需要二值信號量和郵箱,這樣做可以節(jié)省代碼空間。這時可以將OS_SEM_EN設(shè)置為0,只使用郵箱就可以了。
3)消息隊列
消息隊列實際上是郵箱的集合
建立一個消息隊列 OS_EVENT *OSQCreate (void **start, INT16U size)
等待一個消息隊列中的消息,OSQPend()
向消息隊列發(fā)送一個消息(FIFO),OSQPost()
向消息隊列發(fā)送一個消息(后進先出LIFO),OSQPostFront()
無等待地從一個消息隊列中取得消息, OSQAccept()
查詢一個消息隊列的狀態(tài),OSQQuery()
3. 時間類
OSTimeDly函數(shù)
這應(yīng)該調(diào)用最多的一個函數(shù)了,這個函數(shù)完成功能很簡單,就是先掛起當起當前任務(wù),然后進行任務(wù)切換,在指定的時間到來之后,將當前任務(wù)恢復(fù)為就緒狀態(tài),但是并不一定運行,如果恢復(fù)后是優(yōu)先級最高就緒任務(wù)的話,那么運行之。簡單點說,就是可以任務(wù)延時一定時間后再次執(zhí)行它,或者說,暫時放棄CPU的使用權(quán)。一個任務(wù)可以不顯式的調(diào)用這些可以導致放棄CPU使用權(quán)的API,但那樣多任務(wù)性能會大大降低,因為此時僅僅依靠時鐘機制在進行任務(wù)切換。一個好的任務(wù)應(yīng)該在完成一些操作主動放棄使用權(quán)!
4. 中斷類
OS_ENTER_CRITICAL宏
很多人都以為它是個函數(shù),其實不然,仔細分析一下OS_CPU.H文件,它和下面馬上要談到的OS_EXIT_CRITICAL都是宏。他們都是涉及特定CPU的實現(xiàn)。一般都被替換為一條或者幾條嵌入式匯編代碼。由于系統(tǒng)希望向上層程序員隱藏內(nèi)部實現(xiàn),故而一般都宣稱執(zhí)行此條指令后系統(tǒng)進入臨界區(qū)。其實,它就是關(guān)個中斷而已。這樣,只要任務(wù)不主動放棄CPU使用權(quán),別的任務(wù)就沒有占用CPU的機會了,相對這個任務(wù)而言,它就是獨占了。所以說進入臨界區(qū)了。這個宏能少用還是少用,因為它會破壞系統(tǒng)的一些服務(wù),尤其是時間服務(wù)。并使系統(tǒng)對外界響應(yīng)性能降低。[!--empirenews.page--]
OS_EXIT_CRITICAL宏
這個是和上面介紹的宏配套使用另一個宏,它在系統(tǒng)手冊里的說明是退出臨界區(qū)。其實它就是重新開中斷。需要注意的是,它必須和上面的宏成對出現(xiàn),否則會帶來意想不到的后果。最壞的情況下,系統(tǒng)會崩潰。我們推薦程序員們盡量少使用這兩個宏調(diào)用,因為他們的確會破壞系統(tǒng)的多任務(wù)性能。