uC/OS-II的系統(tǒng)架構

 1. uC/OS-II文件結構

與處理器無關的代碼：OS_CORE.C, OS_FLAG.C, OS_MBOX.C, OS_MEM.C, OS_MUTEX.C, OS_Q.C, OS_SEM.C, OS_TASK.C, OS_TIME.C, UCOS_II.C, UCOS_II.H。

配置文件(與應用程序有關)：OS_CFG.H, INCLUDES.H

與處理器有關的代碼(移植)：OS_CPU.H, OS_CPU_A.ASM, OS_CPU_C.C

2. uC/OS-II組成部分

uC/OS-II大致可以分成系統(tǒng)核心(包含任務調度)、任務管理、時間管理、多任務同步與通信、內存管理、CPU移植等部分。

(1) 核心部分(OSCore.c) ：uC/OS-II處理核心，包括初始化、啟動、中斷管理、時鐘中斷、任務調度及事件處理等用于系統(tǒng)基本維持的函數(shù)。

(2) 任務管理(OSTask.c) ：包含與任務操作密切相關的函數(shù)，包括任務建立、刪除、掛起及恢復等，uC/OS II以任務為基本單位進行調度。

(3) 時鐘部分(OSTime.c) ：uC/OS-II中最小時鐘單位是timetick(時鐘節(jié)拍)，其中包含時間延遲、時鐘設置及時鐘恢復等與時鐘相關的函數(shù)。

(4) 多任務同步與通信(OSMbox.c, OSQ.c, OSSem.c, OSMutex.c, OSFlag.c)：包含事件管理函數(shù)，涉及Mbox、msgQ、Sem、Mutex、Flag等。

(5) 內存管理部分(OSMem.c)：主要用于構建私有的內存分區(qū)管理機制，其中包含創(chuàng)建memPart、申請/釋放memPart、獲取分區(qū)信息等函數(shù)。

(6) CPU接口部分：uC/OS-II針對特定CPU的移植部分，由于牽涉到SP等系統(tǒng)指針，通常用匯編語言編寫，包括任務切換、中斷處理等內容。

3. uC/OS-II任務狀態(tài)

在uC/OS-II中，一個任務就是一個線程，該任務可以認為CPU完全屬于它自己。任務有自己的堆棧和CPU寄存器，并且被賦予一定的優(yōu)先級。任務可能處于睡眠、就緒、運行、等待或中斷服務狀態(tài)之一。

(1) uC/OS-II調度算法

uC/OS-II采用基于優(yōu)先級的調度算法，總是選擇當前處于就緒狀態(tài)的優(yōu)先級最高的任務進行調度。uC/OS-II是可搶占性的強實時性OS，在完成中斷后允許進行新的任務調度。

uC/OS-II有兩種調度方式：任務級任務調度、中斷級任務調度。

(2) 應用程序中函數(shù)的調用關系

#include “includes.h”

#define TASK_STK_SIZE 512 // 定義堆棧長度(1024字節(jié))

OS_STK TaskStk[TASK_STK_SIZE]; // 定義一個數(shù)組來作為任務堆棧

void main()

{

……

OSInit(); // 初始化uC/OS-IIi

……

OSTaskCreate(MyTask1,……); // 創(chuàng)建用戶任務1

OSTaskCreate(MyTask2,……); // 創(chuàng)建用戶任務2

……

OSStart(); // 啟動任務

……

}

void MyTask(void *pdata)

{

for (;;)

{

可以被中斷的任務代碼;

OS_ENTER_CRITICAL(); //進入臨階段(關中斷)

不可以被中斷的任務代碼;

OS_EXIT_CRITICAL(); //退出臨階段 (開中斷)

可以被中斷的任務代碼;

}

}

空任務塊鏈表(所有任務控制塊還沒有分配給任務)，是在應用程序調用函數(shù)OSInit()對系統(tǒng)進行初始化時建立的。

任務建立時，首先會調用OSTaskStkInit()，也會調用函數(shù)OS_TCBInit()初始化任務控制塊OS_TCB,函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調用任務控制塊初始化函數(shù)OS_TCBInit()。

OS_TCBInit()然后調用OSTCBCreatHook()。OSTCBCreatHook()是用戶自定義的函數(shù)。

當用戶程序調用函數(shù)OSTaskCreate()創(chuàng)建一個任務時，這個函數(shù)會調用系統(tǒng)函數(shù)OSTCBInit()來為任務控制塊進行初始化。這個函數(shù)首先為被創(chuàng)建任務從空任務控制塊鏈表獲取一個任務控制塊，然后利用任務的屬性對任務控制塊各個成員進行賦值，最后再把這個任務控制塊鏈入到任務控制塊鏈表的頭部。

uC/OS-II有兩種調度器：

任務級調度器(由OSSched()實現(xiàn))、中斷級調度器(由OSIntExt()實現(xiàn))

(3) 任務級任務調度

指在非中斷返回時進行任務調度，一般發(fā)生在當前任務因時間延遲或等待某事件而阻塞或被掛起，或有更高優(yōu)先級的任務處于就緒狀態(tài)。

任務的基本信息：

· CPU的PC寄存器：任務當前執(zhí)行的位置;

· CPU的通用寄存器：任務當前執(zhí)行涉及的臨時數(shù)據(jù);

· CPU的狀態(tài)寄存器：存儲當前CPU的狀態(tài)。

任務級任務切換：從一個任務直接切換至另一個任務，不涉及CPU狀態(tài)的切換，OS_TASK_SW()既保存當前任務上下文，又恢復新任務上下文。

過程：OS_Sched() -> OS_SchedNew() -> OS_TASK_SW()