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標題: 51單片機的分時任務管理系統(tǒng)設計_coos [打印本頁]

作者: niuniu    時間: 2015-6-9 03:48
標題: 51單片機的分時任務管理系統(tǒng)設計_coos
Coos簡介

   最近開始為51寫一個分時任務管理,取名coos,終于也差不多把功能完善了,趁這幾天還有點沖動發(fā)布上來吧。Coos最大的特色:完全用C語言實現(xiàn)。讓我不禁原創(chuàng)一句:敲一敲鍵盤,不留下一句匯編。呵呵~~~接下來吐槽一下先。
  
吐槽
51上實現(xiàn)任務管理?省省吧,有時間不如去搞armLinux?那才是高深技術!如果你是這樣想的,那這篇文章你沒必要再看下去了…….如果你覺得不把51玩?zhèn)透徹,使盡腦汁就是要把它發(fā)揮到極致,就像PC上很多高手,聽說有不少人拿CPU來超頻,玩得可以聞到燒焦味,偶爾主板冒起煙來,甚至時不時地噴出火花(那種感覺是帥啊~~)。就算不是發(fā)燒友,但至少溫度稍高一點點吧。如果是這樣的話,那么,兄弟………………..知音吶!嗚嗚嗚,海內難道真的存知己?

還是轉入正題吧。貌似已經有不少高手為51寫系統(tǒng)了,ucos也算是可以移植到51上(我沒測試過),嵌入式實時內核,但是畢竟占用資源太多,而且讓我感覺學術性大于使用性,好像很少人用?(至少我沒用過)。俺的分時任務管理,算不上系統(tǒng),估計也經不起什么考驗,不過俺還是寫了出來,畢竟自己寫的東西自己用著才舒服嘛。老是用別人提供的玩久了也無聊。慢慢完善俺的coos吧,下次在把它移植到stm32上,嘿嘿~~

為什么寫這個分時任務管理?嗯,這個問題問得好!(口氣來自9527…)。這學期上了一門課,微型計算機原理與接口技術,加上看了ucos一點點任務管理代碼,心里那個是不淡定啊。感覺任務管理也不難,何不嘗試自己寫一個任務管理?再加上本人實在無聊,就決定寫出這個無聊的任務管理了。
  
Coos的命名
先說一下命名,本人網名coolweedman,操作系統(tǒng)簡寫為OScoolweedman+OS讓我只能想到coos,所以就命名coos了,譯音“褲子”,在51上跑coos,我就想到了給51穿一條褲子呵呵,習慣裸跑,偶爾加條褲子感覺還行。
  
Coos的任務管理原理
說一下任務管理的原理。學過微機的同學就知道,無非是直接或間接去修改PC指針。沒錯。我這里是間接修改PC指針的。怎么個間接法?利用出棧來修改!如果入棧的時候PC指針入棧,那么出棧的時候就是對PC指針的修改了。只要控制出棧時PC指針的值,就可以實現(xiàn)任務調度了。具體做法是:
1.      定時器產生中斷(分時的依據(jù))
2.      中斷引起入棧,(PC指針入棧,其他寄存器也有)
3.      定時器響應函數(shù)判斷需要執(zhí)行哪個任務
4.      修改SP指針為相應任務的SP,(注意不是PC指針)
5.      定時器按照相應的SP出棧,實現(xiàn)間接修改PC指針(任務調度)
大概思路就是這樣,算是偽代碼吧。然后把相應的偽代碼用C語言實現(xiàn),就完成了(當然其中還有很多細節(jié)部分,編寫代碼時才會發(fā)現(xiàn))。


Coos的任務管理機制
再說一下任務管理機制吧。分時任務管理,一個周期20個時間片(多少個可配置,時間片具體時間也可配置),在這20個時間片上,運行任務。coos最多管理8個任務(多少個可配置),每個任務時間片在創(chuàng)建時候指定。比如有5個任務,時間片分別為2310116。那么coos執(zhí)行任務是這樣的。

第一次:
任務1執(zhí)行1個時間片
任務2執(zhí)行1個時間片
任務3執(zhí)行1個時間片
任務4執(zhí)行1個時間片
任務5執(zhí)行1個時間片
(已占用5個時間片)

第二次:
任務1執(zhí)行1個時間片
任務2執(zhí)行1個時間片
任務3執(zhí)行1個時間片
任務4執(zhí)行1個時間片
任務5執(zhí)行1個時間片
(已占用10個時間片)

第三次:(任務12個時間片執(zhí)行完,不執(zhí)行任務1
任務2執(zhí)行1個時間片
任務3執(zhí)行1個時間片
任務4執(zhí)行1個時間片
任務5執(zhí)行1個時間片
(已占用14個時間片)

第四次:(任務23個時間片執(zhí)行完,不執(zhí)行任務2
任務3執(zhí)行1個時間片
任務4執(zhí)行1個時間片
任務5執(zhí)行1個時間片
(已占用17個時間片)

第五次:
任務3執(zhí)行1個時間片
任務4執(zhí)行1個時間片
任務5執(zhí)行1個時間片
(已占用20個時間片)

一次系統(tǒng)周期結束(一次任務循環(huán)),coos重新刷新時間片。也就是5個任務,時間片分別為2310116。然后按照任務時間片去執(zhí)行。
這樣就實現(xiàn)了所謂的分時任務管理了。因為是分時,所以如果有多個任務,沒有一個任務可以占用全部CPU,各個任務都是平等的,呵呵。
這樣的效果是,如果有多個任務,那么,每個任務占用CPU必然減小,就像平時Windows開了太多任務,就會覺得有點卡。哈哈~~~

  
Coos的使用
最后說一次怎么使用吧。coos包含文件:(6個)
Coos_typedef.h      類型定義
Coos_conf.h        coos配置,相當于裁剪
Coos.c             coos實現(xiàn)的源文件
Coos.h             coos實現(xiàn)的頭文件
Coos_hook.h        coos鉤子函數(shù)頭文件
Coos_hook.c        coos鉤子函數(shù)源文件

包含這些文件之后,主函數(shù)只要調用幾個coos函數(shù)就可以實現(xiàn)分時任務管理了。舉個例子:

void main(void)
{
OS_Init();  //coos初始化


OS_TaskCreate(Task_One, Stk_TaskOne, 5,0);

OS_TaskCreate(Task_Two Stk_TaskTwo, 2, 1);

OS_TaskCreate(Task_Thr, Stk_TaskThr, 7, 2);

OS_Start();  //coos開始運行, 任務交給coos管理
}
   
結束語
簡介到此結束,再慢慢為coos寫一份說明書吧,呵呵,源碼開發(fā)下載,上傳在我的百度網盤上。
歡迎同學們下載,當然coos會有bug,但是我還沒有發(fā)現(xiàn),還請同學們多多支持多多反饋啊!!



目錄




第一章前言
第二章coos簡介
第三章任務管理詳解
第四章任務管理的幕后操作
第五章任務管理的幕后操作
第六章coos條件編譯
第七章coos的配置 裁剪 類型定義





前言
(以下所說的51特指STC89C52RC,晶振12M

  經過了七七四十九天的閉關修煉,終于把51的分時任務管理實現(xiàn)了?

有點夸張。從產生為51寫任務管理的念頭,到開始著手寫代碼,應該有34天的時間。然后接下來就一直寫個不停了。本來是從開始寫到第二天,功能就實現(xiàn)了,剩下的就是慢慢完善。但是,事情總是沒那么順利,發(fā)現(xiàn)了一個又一個的bug,修改完一個又有另一個,再修改一個。這樣持續(xù)了好幾天。有時候一整天沒解決一個bug

修改bug就是每天晚上睡不好,老是想著coosbug,失眠是必須的。到最后發(fā)現(xiàn)了一個致命的bug,發(fā)現(xiàn)不得不用匯編來解決,然后就嘗試著C語言嵌入?yún)R編,但卻偏偏一個C語言函數(shù)匯編出來的代碼執(zhí)行有錯…讓我只能懷疑編譯器的問題的,因為本來沒嵌入?yún)R編那個函數(shù)是正常的,嵌入?yún)R編后,函數(shù)的返回值傳遞出錯了(編譯器把返回值放到R3還是哪個忘記了,然后卻從R4取返回值?問題我至今仍未能理解),我只能崩潰了。最后終于還是上火了,感冒發(fā)燒頭痛…到校醫(yī)院看病額。

  把coos擱一邊一兩個星期了,心里那個還真是不爽。把代碼全部重寫,并用回了最初的設計思想,任務調度完全在中斷里面實現(xiàn),讓中斷負責任務切換所有工作,參考著自己上次寫的代碼,老樣子,功能是一兩天就實現(xiàn)了,幸運的是這次調試沒發(fā)現(xiàn)什么bug。然后,這樣一擱又是好多天。

在電腦上安裝win8來玩玩,挺新鮮的,界面也挺好看。期間曾一度因為在win8上運行不了RVMDK而讓我再度崩潰多次。最終放棄win8,用回win7

  重新在win7上把coos完善。也就是多寫了一些函數(shù)。像延時,任務刪除,條件編譯等等,也是搞了好多天,每個函數(shù)都需要調試看看正不正確啊…

  當然最終功能也差不多,而且發(fā)現(xiàn)暫時已經不想再寫下去了,就發(fā)布一下新浪博客。雖然我知道沒人看,但是因為以前在網上看到一句話,原話我忘記了。意思就差不多是:經歷了一段時間的學習,最好最后把學到的東西記錄下來,走的彎路也記下來,不然留不下什么東西,最終忘記了也就像一無所獲。學到的東西最好是發(fā)到網上分享。這些話我是接受了,因為我也是經常在網上下載別人的資料學習,所以這次我就發(fā)了出來…雖然沒用。就當留作紀念吧呵呵。



第二章    coos簡介

  coos是一個專門為51寫的分時任務管理,完全由C語言實現(xiàn),傳統(tǒng)的任務管理總會涉及到匯編,因為有些操作是C語言實現(xiàn)不了的,例如出棧入棧,現(xiàn)場保護等。設計coos是我就試著盡量減少匯編代碼,到最后居然真的實現(xiàn)了零匯編,是最理想的結果。不過我得先說明的是,任務管理的話,我也覺得從匯編的角度去理解效果會好一點。

coos是利用51的定時器0中斷作為分時依據(jù),進入中斷后判斷需要運行哪個任務,中斷退出便切換到相應的任務去執(zhí)行,實現(xiàn)了任務調度。這種管理機制類似于我們熟悉Windows,例如我們平時在Windows上運行多個任務時,有時會覺得卡。coos也一樣,如果任務多了,每個任務占用的CPU必然就減少,給我們的感覺也是有點卡。

  分時籠統(tǒng)的講就是把一秒鐘(比較容易理解的單位)劃分周期,我這里是劃分成10個周期,每個周期100ms,然后每個周期劃分成20個時間片,每個時間片為5ms,也即是每個任務運行時間的最小單位是5ms(一個時間片)。一個周期有20個時間片,當有多個任務時,每個任務輪流運行一個時間片。還需要說明的是一個周期有20個時間片,每個任務一個周期運行多少個時間片需要設置。例如有2個任務,其中一個任務設置運行時間片為4,另一個設置運行時間片為50,那么在coos管理的一個周期中,任務一運行4個時間片,任務二運行16個時間片。如果沒創(chuàng)建新任務或者刪除任務的話,下個周期也是這樣執(zhí)行。

  當然為了讓coos更靈活,我也用了不少的條件編譯。實現(xiàn)可配置,可裁剪。例如一個時間片的時間是5ms還是其他,用戶可自行配置。一個周期有多少個時間片也可配置。當然還提供了不少函數(shù),例如任務刪除,任務主動放棄CPU,系統(tǒng)延時等。因為有些實在不需要用到,所以用條件編譯實現(xiàn)可裁剪。嘗試了裁剪掉除任務管理以外的功能,coos占用RAM 44Byte + 1bitcode692

  還需要說的是coos的包含的文件。
coos.c             任務管理實現(xiàn)源文件
coos.h             任務管理實現(xiàn)頭文件
coos_hook.c        鉤子函數(shù)源文件
coos_hook.h        鉤子函數(shù)頭文件
coos_conf.h        任務管理配置頭文件
coos_typedef.h      類型定義頭文件

coos的實現(xiàn)由coos.c完成,是coos最核心的文件。
coos_typedef.h是為了coos的移植性需要加入的,定義coos使用的變量類型,如uint8_t
coos_conf.hcoos的配置文件,實現(xiàn)的可裁剪功能都在這個文件設置,也就是條件編譯的開關。
coos_hook.c鉤子函數(shù)源文件是由用戶實現(xiàn)的,類似于ucos的鉤子函數(shù),例如選擇啟用任務調度的鉤子函數(shù),用戶將自己的鉤子函數(shù)寫好后每次任務調度都會調用任務調度的鉤子函數(shù)。



第三章 任務管理原理

  在這里最重要的是要知道PC指針是什么?翻譯成中文是程序計數(shù)器,它保存的是CPU下一個指令的地址。下一個指令是什么?PC指針不知道,但是它知道下一條指令放在哪里,就是PC指針指向的那個地址的內容。修改了PC指針,就修改了下一條指令的位置,PC指針指向哪里,CPU就運行哪個指令。任務調度就是通過修改PC指針實現(xiàn)的,我這里是間接修改PC指針,當然修改前要將它保存,也就是入棧操作。修改它就是通過出棧操作完成的。還有51PC指針是16位的。入棧占用了兩個字節(jié)。下面再詳細介紹:先看任務管理函數(shù)的截圖。







功能看截圖就大概可以理解了。我再說明一下大概思路:
606行之前:51產生定時中斷,C語言看不到的入棧操作:包含R0~R7ACCBDP0LDP0HPSW,還有最重要的PC指針,也就是現(xiàn)場保護。
606行:一個賦值語句,保存的是當前的SP(棧指針),保存在當前任務的任務控制塊里面
607行:也是賦值語句,修改當前的SP,將當前棧指針修改為定時器函數(shù)專用的棧
609~627行:先別管
629行:賦值語句,修改SP指針為下一個任務的SP指針,中斷退出將按下一個任務的任務棧出棧,出棧時修改了PC指針,實現(xiàn)了現(xiàn)場還原和任務調度

至于為什么要這么做我也說明一下。任務調度最重要的就是現(xiàn)場保護和現(xiàn)場還原了。現(xiàn)場保護利用的是51產生中斷時的入棧操作,這是C語言不用管也管不了的。現(xiàn)場還原是利用51退出中斷的出棧操作,也是C語言所管不了的。雖然說不用管,但是大部分時候現(xiàn)場保護并不完全。我們需要將每個任務用到的寄存器都入棧。經調試發(fā)現(xiàn),51入棧機制是,在中斷服務程序有用到的寄存器就一定會入棧,PSWPC是一定會入棧的。

為了現(xiàn)場保護完全,我在中斷服務函數(shù)里面,用C語言把每個通用寄存器都訪問了一遍(因為有一些通用寄存器沒入棧保護),所以每個通用寄存器都入棧。其他像ACCB寄存器等也入棧了。這些操作在606行之前完成的。要看匯編出來的代碼才知道,所以說任務管理還是從匯編的角度去理解好一點。
然后現(xiàn)場還原就好辦了。只要在中斷服務函數(shù)退出前修改SP指針(629行),SP指針在中斷服務函數(shù)就保存在相應任務的任務控制塊了(606行),629行一個賦值語句的作用就是,中斷會按照相應的任務棧出棧(在606行保存的SP的值),之后會還原寄存器和PC指針,實現(xiàn)了任務調度。只要修改了PC指針,程序就跳轉到相應的位置執(zhí)行,而PC指針在中斷服務函數(shù)里面已將入棧保存起來了,出棧后就切換到上次該任務執(zhí)行的斷點位置,實現(xiàn)任務的繼續(xù)。

  能理解這些操作就好辦了,簡單的說就是定時器產生中斷會引起入棧,退出中斷會出棧,每個任務的任務棧不同,入棧由51中斷的現(xiàn)場保護完成,出棧由51中斷的現(xiàn)場還原完成。任務切換需要做的就僅僅是在退出中斷前修改出棧的SP指針(棧指針),629行就完成這個功能。剩下的就是51的現(xiàn)場還原了。還原后就回去上次被中斷的任務的斷點處所,繼續(xù)執(zhí)行上次被中斷的任務。

  詳細的任務管理將在下一章繼續(xù)介紹。







第四章 任務管理詳解

  有了上一章的任務管理原理的基礎,來理解整個中斷響應函數(shù)的功能就容易多了。繼續(xù)上一章的截圖。(大概瀏覽一下代碼,不到20行)

609~612行,624~627行。這兩個實現(xiàn)相同的功能,為定時器賦初值,條件編譯的條件為是否使能精確延時,條件編譯結果是選擇其中的一個。
coos_conf.h文件里有:
#define    OS_ACRT_TIM_EN     0
也就是默認沒有使能精確延時,如果需要使能精確延時的話只要將0改為1就行了。
說明一下65535 - OS_TICK_CNT + OS_ETR_TICK_TIM
OS_TICK_CNT       是定時器計數(shù)個數(shù),可配置(coos_conf.h),默認5000,分時時間片
OS_ETR_TICK_TIM   是定時器響應周期,也就是入棧所用時間,默認0x2A

使能精確延時的結果是,coos提供的時鐘對外是比較精確的,例如做一個定時器時鐘,可以比較精確的運行一段時間。但是每個任務執(zhí)行的時間卻減少了,因為中斷響應函數(shù)的執(zhí)行也是需要時間的,這對于分時任務管理來說是不公平的,因為任務調度的時間是不一定相同的,導致任務執(zhí)行的時間也不一定相同。
沒有使能精確延時,那么coos提供的延時默認是5ms + 任務調度的時間。分時任務管理的話,每個任務是公平的,執(zhí)行的時間相同。但是coos提供的延時對外是不精確的。

  接下來看一下619~621行。條件編譯,條件是如果使能定時器鉤子函數(shù),在配置文件里是否使能(coos_conf.h)。
函數(shù)OS_Hook_Tick()在coos_hook.c文件,默認函數(shù)體為空,該函數(shù)由用戶實現(xiàn)。

  最后就剩下614~617行,三個函數(shù)了,一個一個來,都是比較好理解的。
先看最簡單的617行,OS_ResSav();該函數(shù)訪問通用寄存器,引起定時器中斷函數(shù)執(zhí)行前,通用寄存器入棧(中斷服務函數(shù)訪問到哪些通用寄存器,那些通用寄存器就會入棧),具體代碼是:
540行:讓res_ptr指向0x00,也就是51的工作寄存器組0R0,這個還是從匯編的角度去看會好理解一點。51256ByteRAM,前8Byte * 4是四個工作寄存器組。
542~549行:訪問通用寄存器,用下標的形式訪問,自己給自己賦值,分別訪問R0R1R7,實際寄存器值沒改變,目的是要在定時器函數(shù)執(zhí)行前將通用寄存器入棧。完善現(xiàn)場保護工作。

接下來看614行,OS_TickTimDeal();
代碼也是相當簡單的,看截圖
該函數(shù)處理coos的時間,由于是分時任務管理,當然要知道當前運行到哪個時間片,并且每個任務一旦運行了一個時間片,也要將時間片減一。
499行:當前任務時間片減一,也就是當前任務運行了一個時間片
501行:系統(tǒng)時間片加一,分時管理任務,當然要有一個變量(OS_Tick)記錄當前時間片

502行:OS_TICK_PERIOD系統(tǒng)時間片周期,默認為20,判斷是否滿一個周期
504行:滿一個時間片周期,時間片清零
505行:滿一個時間片周期,置位系統(tǒng)周期標志位

508行:判斷是否滿一個系統(tǒng)周期,標志位是在505行置位的
510行:滿一個系統(tǒng)周期,標志位清零
512~518行:條件編譯,如果使能系統(tǒng)提供參考時間,也就是延時時間才編譯這幾行
  513行:系統(tǒng)時間加一
  514行:如果時間滿一個時間周期
  516行:時間清零
520行:調用任務時間片初始化函數(shù),重新刷新任務時間片,具體代碼如下截圖
477行:一個for循環(huán),循環(huán)次數(shù)為任務個數(shù),其中OS_TASK_NUM可配置,最大為8
479行:for循環(huán)的循環(huán)體,OS_TaskTimGrp數(shù)組記錄任務時間片,這里是按照任務創(chuàng)建時的時間片去刷新
481~483行:條件編譯,如果使能系統(tǒng)空閑任務。系統(tǒng)空閑任務是指在一個系統(tǒng)周期內(例如20個時間片內),如果沒有可運行任務(只需要執(zhí)行不到20個時間片的任務),也就是創(chuàng)建的各個任務時間片已經執(zhí)行完,但是一個周期還沒到,就執(zhí)行空閑任務。coos默認提供的空閑任務是讓51進入低功耗模式,省電。當然可配置,用戶可以自行創(chuàng)建空閑任務。
482行:刷新空閑任務時間片

任務調度還剩下最后一個函數(shù),繼續(xù)任務調度那張截圖:
615行最后一個函數(shù):目的是獲取下一個需要執(zhí)行的任務,為切換任務做準備
具體函數(shù)代碼如下截圖:



該函數(shù)的思路是:在任務狀態(tài)表上查找下一個任務。任務狀態(tài)表是579行的OS_TaskStatGrp,是一個8bit的變量,每一位為0或者為1代表是否創(chuàng)建了任務,1表示創(chuàng)建了任務,當然最多支持8個任務。
查找到有創(chuàng)建的任務,然后判斷該任務時間片是否為0,如果不為0,那么下一個任務就是被查找到的任務,如果為0,那么繼續(xù)查找下一個任務。如果所有被創(chuàng)建的任務時間片都為0,那么返回OS_TASK_NUM,代表著下一個任務執(zhí)行的是空閑任務。
567行:為id賦初值,為當前執(zhí)行任務的id
568行:i初值為0,循環(huán)控制用
570行:進入循環(huán),循環(huán)次數(shù)為coos管理任務的個數(shù),由OS_TASK_NUM決定,可配置
  572行:進入了循環(huán),循環(huán)次數(shù)加一
  573行:id加一,表示下一個任務
  574行:判斷id是否溢出,超出coos管理任務的個數(shù)
  676行:id溢出則清零
579行:重點!!判斷該id的任務是否需要執(zhí)行,判斷的條件有兩個,分別是:
1、在該id上創(chuàng)建了任務
2、該任務時間片不為0

前半部分:(OS_TaskStatGrp & SET_BIT(id))
OS_TaskStatGrp是coos任務狀態(tài)表,8bit,每一位代表一個任務,為1表示創(chuàng)建了任務
SET_BIT()是一個宏操作,代碼是
#define SET_BIT(i) (1 << i)
表示置位某個位,這里SET_BIT(id)是置位id那一位
操作(OS_TaskStatGrp & SET_BIT(id)表示判斷在任務狀態(tài)表上判斷id那一位是否創(chuàng)建了任務
后半部分:OS_TaskTimGrp[id] > 0
判斷任務時間片數(shù)組上該任務時間片是否為0
如果滿足前半部分和后半部分都為真,那么就需要切換到的任務就是臨時變量id了。
所以就有:
return id

當然如果不能同時滿足兩個條件,就
return  OS_TASK_NUM
表示下一個任務是空閑任務。

至此,任務調度講解是完了,不過還是再總結一下:
1、 進入任務調度函數(shù)前(定時器中斷服務函數(shù)),有C語言看不見的入棧操作,保存了寄存器和PC指針等
2、 入棧后就進入任務調度函數(shù),第一步保存當前任務的SP在相應任務的任務控制塊里面
3、 將SP修改為任務調度專用的SP,任務調度函數(shù)專用的棧
4、 系統(tǒng)時間處理,分時管理需要處理時間
5、 獲取下一個需要執(zhí)行的任務
6、 訪問通用寄存器,為了第一步入棧操作所有通用寄存器都入棧
7、 任務調度的鉤子函數(shù)(如果使能)
8、 定時器計時賦初值
9、 修改SP為下一個任務的SP,在相應的任務控制塊里面讀取(第2步保存)
10、退出任務調度函數(shù),按照下一個任務的SP出棧,還原寄存器,PC指針等,實現(xiàn)了任務調度

到這里其實還遺留一個問題:切換到的任務如果還沒被執(zhí)行過的話(定時器中斷入棧是入棧被中斷的任務,說明該任務已經執(zhí)行了),那么相應的PC指針,寄存器值是什么?下一章繼續(xù)介紹。


第五章 任務管理的幕后操作

來到這里,可以看到,要實現(xiàn)任務管理功能,還需要很多幕后操作的。這次我們實際來看任務管理從頭到尾怎么做的,要開始來弄清楚來龍去脈了。這一章,需要分幾個小節(jié)了。
51 coos的文件結構和使用

看看coosC語言工程吧。截圖:

先看左邊的文件,兩個文件夾coosuser
coos里面兩個源文件coos.ccoos_hook.c。這兩個文件是任務管理文件,只要包含了這兩個文件和相應的頭文件,再調用幾個函數(shù)就可以實現(xiàn)分時任務管理功能了。
user里面兩個源文件是用戶自己編寫的。main.ctask.c分別是主函數(shù)文件和被管理任務的文件。任務到底是什么,等一下再看。這里先介紹主函數(shù)應該怎么樣寫,也就是前面啰嗦了那么多,那到底coos怎么用?

要先添加了coos的幾個文件到自己的工程,然后大概瀏覽一下那10來行代碼。可以看到主函數(shù)的操作分成三部分:
1、初始化coos
2、創(chuàng)建任務
3、開始運行coos

具體再看代碼:

12~14行:定義三個數(shù)組,用來做任務棧。可以看到該主函數(shù)創(chuàng)建了三個任務,因為每個任務要有一個任務棧,所以定義了三個數(shù)組來當作任務棧。
16行:主函數(shù)開始入口。
18行:coos初始化。調用coos的函數(shù),一些coos運行必要的操作,等一下再說。
20~22行:創(chuàng)建任務。也是調用coos的函數(shù),創(chuàng)建任務后準備交給coos管理。
24行:coos開始運行。同樣是coos的函數(shù),coos開始分時管理被創(chuàng)建的三個任務。

可以看到,要使用來管理任務是非常簡單的,主要在主函數(shù)里面調用幾個coos提供的函數(shù)就行了。沒錯,但是這次我們要看coos是怎樣運行的,了解到具體的每一步。只要理解coos幾個重要的函數(shù),就能很深入地理解coos了。

52 coos重要函數(shù)說明

1void OS_Tick_Init();
coos定時器初始化函數(shù),跟普通的51定時器初始化函數(shù)沒什么不同,但也看一下具體代碼。
功能是配置定時器0,讓51能夠產生中斷,相當好理解。
其中457行的TR0 = 1;被我注釋掉是因為我們并不是要在這個時候讓coos開始運行,等到創(chuàng)建好任務在讓它開始運行。

2void  OS_TaskCreate(void Task(void), uint8_t *TaskStk, uint8_t TaskTim, uint8_t TaskID)
coos創(chuàng)建任務的函數(shù),非常重要!!

可以說coos得以運行都是這個函數(shù)和定時器中斷函數(shù)在幕后的操作了,這個函數(shù)有這跟定時器中斷函數(shù)同樣級別的重要性!!并且coos的很多概念都在這個函數(shù)里面使用到。

先介紹一下一些基本概念,再來說明任務創(chuàng)建函數(shù)。

①在C語言中,函數(shù)名代表函數(shù)的地址。什么意思?舉個例子說明一下:
比如有一個函數(shù):void  Func();
Func是函數(shù)名,
Func()是這個函數(shù)。
要知道它們是有區(qū)別的。
首先我們可以把Func當成一個常量,這個常量是一個地址,也就是Func()在ROM存放的地址,ROM51上我們稱為code。這些屬于C語言的知識,大家有興趣在繼續(xù)深入了解。我們這里要用到的只是要知道Func就是一個常量,這個常量是一個地址,這個地址是函數(shù)Func()在ROM上的地址。就行了。

但是它有什么用?如果跟PC指針聯(lián)系起來的話就知道了解這個是有作用了。
PC指針存放的是下一條指令的地址,如果把Func賦值給PC,那么CPU下一個執(zhí)行的指令就是Func()函數(shù)的指令了,類似于C語言的函數(shù)調用,調用的函數(shù)是Func()。其實調用函數(shù)的時候就是將PC指針修改成對應函數(shù)的地址,CPU就跳轉去執(zhí)行相應的函數(shù)了。但是調用函數(shù)的話還涉及到函數(shù)參數(shù)的傳遞和函數(shù)的返回值,與只修改PC指針也是有區(qū)別的。

②任務控制塊
先看代碼截圖:
要管理任務,當然要有任務的信息。任務控制塊就是用來保存任務信息的。因為51RAM只有256Byte,所以任務控制塊我也盡量減小,只有任務棧和任務時間片是必要的。

任務棧地址:每個任務要有自己的棧,任務棧的地址用來記錄任務進入中斷的SP的值(棧指針),方便中斷退出按該任務棧出棧實現(xiàn)現(xiàn)場還原。在第二章講任務管理原理時,進入中斷的第一件事就是保存任務的SP到任務控制塊的棧地址,也就是606行的賦值語句。
任務時間片:每個任務還要有時間片。也就是任務在一個周期內最多執(zhí)行多少個時間片。因為是分時任務管理,所以不能讓某個任務占用所有CPU,要按照時間片去執(zhí)行。

接下來看任務創(chuàng)建函數(shù),截圖:

函數(shù)帶四個參數(shù),每個參數(shù)都相當重要。
第一個參數(shù):
void  Taskvoid)  ---  這個參數(shù)是一個函數(shù),可能有點難以理解。但是函數(shù)的參數(shù)可以是一個函數(shù),這個參數(shù)函數(shù)不帶參數(shù),不帶返回值。這個參數(shù)函數(shù)就是我們用C語言寫的任務函數(shù)。也就是任務創(chuàng)建函數(shù)創(chuàng)建的任務就放在這個參數(shù)。
第二個參數(shù):
uint8_t  *TaskStk  ---  這個參數(shù)是任務棧首地址。如果我們定義一個數(shù)組,那么數(shù)組名就是數(shù)組的首地址,一般這個參數(shù)傳遞的是數(shù)組名(數(shù)組的首地址),然后數(shù)組就作為該任務的任務棧。(當然動態(tài)分配內存也行)
第三個參數(shù):
uint8_t  TaskTim  --- 這個參數(shù)是任務的時間片。比較容易理解了,一個任務在一個周期內最多運行多少個時間片就是看創(chuàng)建任務時傳遞進來的這個參數(shù)。
第四個參數(shù):
uint8_t  TaskID  ---  任務的idcoos管理任務是根據(jù)任務的id管理的,只有任務掛在coos任務狀態(tài)表(OS_TaskStatGrp)上coos才管理這個任務,不然任務是不會被運行的,哪怕有再多的時間片。并且coos的任務狀態(tài)表是一個8bit的變量,每一位代表一個任務id。任務的id分別是從低位的0到高位的7

開始看具體的函數(shù)代碼,現(xiàn)在應該很好理解了。
099行:目的是判斷該id上是否已經創(chuàng)建了任務。判斷條件是任務狀態(tài)表該為是否為1。其中操作SET_BIT()是一個宏操作。在coos.h里面有:
#define  SET_BIT(i)    (1 << i)
目的是置位某個位,操作(SET_BIT(TaskID))是置位id那一位,然后跟OS_TaskStatGrp(任務狀態(tài)表)與一下是否為真。如果為真,該id上已經創(chuàng)建了任務;如果不為真,該id上未創(chuàng)建任務。

如果任務id已被占用存在,那么運行101~104行。
101~103行:條件編譯,條件是是否使能系統(tǒng)錯誤統(tǒng)計,如果使能系統(tǒng)錯誤統(tǒng)計則運行OS_ErrCnt(); ,這個函數(shù)是當coos出錯時候統(tǒng)計錯誤次數(shù)的,這里不是重點。
104行:return,函數(shù)返回。因為不能創(chuàng)建任務(任務id被占用了)

如果任務id未被占用,則運行108~118行:
108行:因為要在該id上創(chuàng)建任務,所以置位任務狀態(tài)表在該id上的那一位

109行:記錄任務的任務棧,也就是任務的SP。記錄在對應任務的任務控制塊里面。任務控制塊是一個結構,任務控制塊在上面已經說明了。我這里是定義一個結構數(shù)組,結構就是任務控制塊結構,每個任務的任務控制塊就是在該結構數(shù)組上的一個元素(結構數(shù)組的元素是一個結構)。

右邊(uint8_t)TaskStk  +  OS_TASK_STK_SIZE_MIN有兩部分。
第一部分(uint8_t)TaskStk 是任務創(chuàng)建函數(shù)的第二個參數(shù),任務棧首地址,本來是一個指針,強制轉換成uint8_t,無符號八位的變量
第二部分 OS_TASK_STK_SIZE_MIN 是任務棧的大小,是一個常量,默認值為13,這個有點難理解。因為與定時器中斷服務函數(shù)相關,并且是從匯編的角度去看才能知道這個常量的大小。詳細說明一下:中斷服務函數(shù)執(zhí)行前有入棧操作,但是具體入棧寄存器多少事先難以預知,最好的辦法是查看編譯后的匯編代碼。我就是查看匯編代碼的,默認總共入棧的寄存器有13個,占用14個字節(jié)(PC指針占用兩個字節(jié),其他寄存器占用一個字節(jié))。除了PC指針還有額外的12個字節(jié),分別是R0~R7ACCDP0HDP0LPSW。還需要了解的是51入棧機制,棧是向高地址增長的,而且是先增長再入棧(貌似專業(yè)一點講是一個是滿棧,UBUupBbefore,要入棧前先增長棧地址)。
了解了這些之后就可以推斷出 OS_TASK_STK_SIZE_MIN 這個常量是13了,當然我也順便說一下。總共入棧14個字節(jié),數(shù)組名是首地址,數(shù)組名加上13就是棧頂了,總共是14個字節(jié),這樣就模仿得跟中斷入棧后的棧頂?shù)闹凳且粯拥摹?/font>

左邊OS_TaskTcbGrp[TaskID].TaskStk 是該任務的任務棧,接受右邊的棧頂?shù)刂贰?/div>
110行:右邊是任務創(chuàng)建函數(shù)的第三個參數(shù),任務時間片,在任務控制塊上記錄任務時間片。
112~113行也是重點和難點!!
賦值語句,模擬入棧。要先知道PC指針是16bit的,入棧占用兩個字節(jié)。但是究竟是高字節(jié)先入棧還是低字節(jié)先入棧?有辦法!進入調試模式,然后觀察內存。我是用這個辦法知道51入棧PC指針是低地址先入棧,然后高地址的。大家有興趣可以自行嘗試。
知道了先入棧低地址,下一步是模擬出入棧的是任務剛要運行時的PC指針。上面已經講到函數(shù)名就是函數(shù)的地址,與PC指針有聯(lián)系。
112行: TaskStk[0] = FUNC_ADDR_LOW(Task);
右邊是一個宏操作,在coos.h里面有:
#define   FUNC_ADDR_LOW(func)   (uint8_t)(((uint32_t)func) >> 0)
目的是獲取函數(shù)的低地址,宏操作的參數(shù)是func,具體應用時候是一個函數(shù)名,也就是一個常量(函數(shù)的地址),操作先將函數(shù)的地址func強制轉換成一個32bit的變量,右移0是為了配合獲取函數(shù)高地址操作寫的,實際沒用,然后再強制轉換成8bit的變量。
左邊是任務棧,用下標形式訪問棧底,將函數(shù)的低地址賦值給棧底,模擬了PC指針入棧時的低八位地址入棧。
113行:TaskStk[1] = FUNC_ADDR_HIGH(Task)
理解了112行,這一行就好辦了。模擬入棧PC指針的高八位。
右邊一樣是一個宏操作,在coos.h里面有:
#define  FUNC_ADDR_HIGH(func)   (uint8_t)(((uint32_t)func) >> 8)
目的是獲取函數(shù)func的高八位地址。
左邊任務棧,因為剛才入棧函數(shù)的低八位地址,所以棧要向上增長,用下標訪問的形式就是
TaskStk[1]了,這一行模擬出PC指針入棧是的高八位地址入棧。

115~118行:模擬其它寄存器入棧,默認都是0x00,其他寄存器包含有R0~R7ACCDP0HDP0LPSW具體要看匯編代碼才知道是這些寄存器的。

至此任務創(chuàng)建函數(shù)就完了。這里在總結一下,在coos里要創(chuàng)建一個任務就是要將任務掛在任務狀態(tài)表上,供coos管理,而且要填好任務的信息,包括任務棧頂,任務時間片。最后模擬任務被中斷服務函數(shù)中斷了的入棧操作。具體再分幾步說明:
1、判斷任務id是否被占用
2、如果任務id被占用就不創(chuàng)建任務,根據(jù)條件編譯是否運行系統(tǒng)錯誤統(tǒng)計函數(shù)

3、任務id沒有被占用,置位coos任務狀態(tài)表對應id那一位,說明要在該id創(chuàng)建任務
  4、為任務棧的棧頂初始值
  5、任務時間片初始化
  6、模擬入棧PC指針和其他寄存器。

3void  OS_TaskTim_Init(void)
因為coos管理任務是按時間片管理的,任務一旦運行一個時間片,時間片就被減一。所以每個周期要刷新一次任務時間片。這個函數(shù)就是每個周期調用一次的任務時間片初始化,重新刷新任務時間片共coos管理。
477行:for循環(huán),循環(huán)次數(shù)是coos管理的任務個數(shù)
479行:for的循環(huán)體,功能是根據(jù)任務時間片初始化任務時間片數(shù)組,就是記錄各個任務創(chuàng)建時的時間片,創(chuàng)建一個副本。任務運行后的時間片減一操作在這個副本進行的。
481~483行:條件編譯,條件是如果使能系統(tǒng)提供空閑任務。如果使能了系統(tǒng)提供空閑任務,那么就會刷新空閑任務的時間片。其中常量OS_IDLE_TASK_TIM的值與coos一個周期的時間片個數(shù)相等。在coos_conf.h里面有:
#define  OS_IDLE_TASK_TIM  OS_TICK_PERIOD
其中后半部分OS_TICK_PERIOD是coos一個周期時間片的個數(shù)。

理解了這三個函數(shù)后就可以來看看coos具體的運行過程了。現(xiàn)在開始要具體從main函數(shù)開始看coos的任務管理了。



53 main函數(shù)的執(zhí)行理解coos的運行

再來main函數(shù)的截圖吧:
從現(xiàn)在開始一步一步分析main函數(shù)。

1OS_Init();

進入這個函數(shù)繼續(xù)分析。看該函數(shù)截圖:
062行:OS_Tick_Init();代碼上節(jié)已經分析過,重溫一下,看截圖:
064行:變量OS_CurTaskID記錄當前是執(zhí)行那個任務,初始化將它初始化為空閑任務。
065行:變量OS_TaskStatGrpcoos任務狀態(tài)表,初始化為0表示沒有創(chuàng)建任務。
067行:for循環(huán),循環(huán)次數(shù)是coos管理任務的個數(shù),也就是常量OS_TASK_NUM,可配置
069~070行:for循環(huán)的循環(huán)體,將coos管理的任務的任務控制塊任務棧初始化為0x00,時間片初始化為0
073~075行:條件編譯,兩個條件。分別是
1、如果使能coos空閑任務,可以不使能
2、如果使能coos提供的空閑任務,當然可以自行創(chuàng)建其他任務作為coos空閑任務
coos默認提供的空閑任務是讓51進入低功耗模式,省電。此時51等待中斷喚醒。具體可以查找51數(shù)據(jù)手冊繼續(xù)深入理解,代碼看截圖:
到了這里,主函數(shù)的第一個函數(shù)就完了,接下來繼續(xù)看主函數(shù)的其他操作。

2OS_TaskCreate(Task_One,  Stk_TaskOne,  5,  0);

重溫一下任務創(chuàng)建函數(shù),截圖:

這個函數(shù)在上一節(jié)也已經說明過,再羅嗦一下。
該函數(shù)的操作是創(chuàng)建一個名字為“Task_One”的任務,其中Task_One是一個函數(shù)名,也就是有一個Task_One()的函數(shù),具體任務做什么等一下再說。
任務 Task_One的任務棧是Stk_TaskOne,也就是主函數(shù)文件中012行定義的那個數(shù)組,將數(shù)組的首地址傳遞進來,這個數(shù)組的空間給Task_One做任務棧。
任務Task_One的時間片為5,也就是Task_One一個周期最多執(zhí)行5個時間片
任務Task_One的id0,也就是Task_One在任務狀態(tài)表OS_TaskStatGrp占用了第0

Task_One的具體代碼再看一下,相當簡單的一個任務。截圖:
說明一下任務必須在一個死循環(huán)里面,即時任務只需執(zhí)行一次,也必須讓任務在死循環(huán)里面執(zhí)行,不能讓任務函數(shù)返回。因為返回的話,有發(fā)生不可預知的結果,一般就是程序跑飛了。因為返回時誰也不知PC指針會指向哪里。
如果有只需執(zhí)行一次的任務的話,coos當然考慮了這個情況。那就是在任務運行完后調用coos的任務刪除函數(shù)void  OS_TaskDel(uint8_t  TaskID);將該任務刪除掉,coos就再也不會執(zhí)行該任務了。參數(shù)TaskID是待刪除任務的id。比如要刪除剛才創(chuàng)建的任務的話就調用:
OS_TaskDel(0);
就將任務刪除了。
3OS_TaskCreate(Task_Two, Stk_TaskTwo, 2, 1);和
OS_TaskCreate(Task_Thr, Stk_TaskThr, 7, 3);
再創(chuàng)建兩個任務,類似與創(chuàng)建任務1
任務代碼也很簡單,截圖:
功能類似與任務一。任務二中被注釋的內容是我在寫coos時測試函數(shù)功能是否正常用的。
創(chuàng)建了任務之后,我們要讓coos開始運行了。繼續(xù)看mian函數(shù)中的最后一個函數(shù)。

3OS_Start();
代碼在截圖:

135行:coos任務時間片初始化,該函數(shù)上面已經上一節(jié)也已經說過,重溫一下代碼:
因為創(chuàng)建任務的時候在任務控制塊里面填寫了任務的時間片。然后我們想讓coos管理這些任務,我就創(chuàng)建了一個數(shù)組,作為任務時間片的副本。因為任務運行后我們要記錄已經運行了,直接在任務控制塊里面操作會造成任務信息丟失,所以創(chuàng)建一個副本。在coos.c里面有:
static  uint8_t  idata  OS_TaskTimGrp[OS_TASK_NUM + 1];
用這個數(shù)組來記錄任務時間片,也就是運行了任務就來一次任務時間片減一操作,滿一個周期后再重新刷新。任務時間片為0任務就不會被執(zhí)行。

138行:因為coos運行前默認coos是在運行空閑任務,第一次進入中斷服務函數(shù)(任務調度函數(shù)),會將相應任務的時間片減一(第一次進入中斷空閑任務時間片會被減一),所以先加一,解決第一次進行任務調度出現(xiàn)的bug
138行:因為第一次進入中斷,OS_Tick會加一(coos時間片記錄函數(shù)),表示中斷了一個任務,coos運行了一個時間片,但實際第一次進入中斷并沒有運行一個時間片的任務,所以OS_Tick減一,解決第一次進行任務調度的bug

140行:表示定時器開始計時。
141行:表示定時器產生溢出,實際沒溢出,只是為了立刻進入中斷。
此時CPU的不會繼續(xù)執(zhí)行141行下面的代碼了,它會進入定時器0中斷服務函數(shù),但是下面的代碼還是有可能被執(zhí)行的。
143~147行:條件編譯,如果使能空閑任務和coos提供的空閑任務
空閑任務放在這里,是因為當沒有可運行任務的時候,coos任務調度返回,141行下面的代碼。為什么,可以自行思考一下。原因是141行是第一次被中斷的斷點,然后進行任務調度。任務調度函數(shù)會記錄斷點,入棧保護,并且coos初始化是默認的任務是空閑任務,所以入棧保護入的棧是空閑任務的棧。如果將空閑任務放在141行下面,那么就模仿的非常的像是第一次中斷斷點就是空閑任務了。

至此,coos任務調度講解完畢。當然要看代碼,要調試,要看一下匯編代碼,要看51的說明書,要懂一點微機原理,要有C語言基礎,才能更深刻的了解coos
簡單總結:
1、初始化定時器,coos使用的變量。為coos分時管理任務做準備
2、創(chuàng)建任務,準備讓coos管理(創(chuàng)建任務是記錄任務信息,并模擬任務被中斷函數(shù)打斷)
3、開始運行coos,啟用定時器中斷根據(jù)任務信息調度任務

當然為了讓coos更強大,并且作為嵌入式的東西,可裁剪是必不可少的。所以很多條件編譯默認都是不編譯的,下一章主要說一下條件編譯函數(shù)。

以下已經不是重點了,可有可無。coos的主要目的是任務管理。并且發(fā)現(xiàn)分時任務管理比較簡單實現(xiàn),所以就是分時任務管理的coos了。


第六章 coos條件編譯

數(shù)了一下是11個條件編譯函數(shù),都是相當簡單或者說理所當然會有這些函數(shù),沒有多少技術含量了這些。下面一一說明:

1void OS_TaskDel(uint8_t TaskID)
任務刪除函數(shù),看截圖:
169行:傳遞進來的參數(shù)是任務的id
171行:判斷任務是否創(chuàng)建了,因為創(chuàng)建任務函數(shù)默認已經置位了任務狀態(tài)表(OS_TaskStatGrp)對應的id那一位,所以如果對應的為1則說明確實創(chuàng)建了任務,準備刪除任務。
173行:目的是將任務狀態(tài)表(OS_TaskStatGrp)對應任務id那一位清零。其中RESET_BIT()是一個宏操作,在coos.h文件里面有:
#define  RESET_BIT(i)  (~(1 << i))
目的是清零對應i的那一位,最重要是這一步就把任務刪除了,任務就再也不會運行了,下面的步驟只能說是善后吧。
174~175行:任務棧置為0x00,時間片置零
176行:任務時間片數(shù)組(OS_TaskTimGrp)對應任務id那個元素的時間片清零

如果任務狀態(tài)表(OS_TaskStatGrp)對應任務id那一位為零,也就是對應id上沒有創(chuàng)建任務,根據(jù)條件編譯是否運行系統(tǒng)錯誤統(tǒng)計函數(shù),這里不是重點。

2void OS_IdleTask(void)
coos提供的空閑任務,老樣子,截圖:
跟普通任務一樣是進入一個while死循環(huán),因為一旦函數(shù)返回,會有意想不到的結果反生,難以預測發(fā)生什么事,程序跑飛了那是不可避免的。
204行:根據(jù)51數(shù)據(jù)手冊,置位PCON的第0位讓51進入低功耗,具體可參考數(shù)據(jù)手冊

3uint8_t OS_GetCurTaskID(void)
獲取當前運行任務id的函數(shù),截圖:
直接將OS_CurTaskID返回,該變量記錄當前被運行的任務
來到這里相信同學們也覺得條件編譯函數(shù)是相當?shù)摹^續(xù)

4uint8_t OS_GetCurTickTim(void)
獲取coos提供的參考時間,截圖:
類似與上一個函數(shù),不說了。

5void OS_SetCurTickTim(uint8_t TickTim)
設置coos當前參考時間,截圖:
OS_Tim賦值,就是設置coos的參考時間了

6void OS_TaskExit(void)
例如當前正在運行某個任務,我們已經不想再讓任務運行下去了,就可以調用這個函數(shù),進入任務調度函數(shù),讓任務調度函數(shù)判斷下一個任務是什么而去執(zhí)行下一個任務,當前任務就沒有被執(zhí)行了。
這個時候任務這個函數(shù)的價值就體現(xiàn)出來了。因為我們的任務都必須設置成在一個死循環(huán)里面執(zhí)行,如果沒有這個函數(shù),那么coos必須也讓該任務運行一個時間片,如果在這個時間片內引腳的狀態(tài)都為0,那么可想而知,該任務是在浪費CPU。如果我們改進一下:
如果狀態(tài)為0,則一樣運行一段代碼,如果引腳狀態(tài)為1,調用該函數(shù),讓任務放棄CPU
那么CPU的利用率就大大提高了,下面看代碼。截圖:
282行:判斷任務是否存在
284行:任務確實存在,置位TF0,定時器0溢出標志,則進入定時器中斷函數(shù)進行任務調度。
289行:任務并不存在,根據(jù)條件編譯是否運行coos錯誤統(tǒng)計函數(shù)(這里不是重點)

7void OS_TaskTimEdit(uint8_t TaskID, uint8_t TaskTim)
任務時間片修改函數(shù):截圖
因為創(chuàng)建任務的時候我們指定了任務的時間片,coos管理任務后任務的CPU使用率是一定的,如果要增加或減少任務的CPU使用率可以試著用這個函數(shù)。
傳遞進來的參數(shù):
1uint8_t  TaskID   任務的id
2uint8_t  TaskTim  任務的新時間片
當然311行先判斷任務是否存在
任務存在則修改任務控制塊數(shù)組中該任務的任務控制塊的時間片為新設置的時間片
任務不存在根據(jù)條件是否編譯運行coos錯誤統(tǒng)計函數(shù)

8void OS_ErrCntClr(void)
coos錯誤次數(shù)清零函數(shù)。截圖:
條件編譯有兩個條件:
1、使能coos的錯誤統(tǒng)計
2、使能錯誤統(tǒng)計清零
340行:簡單的將OS_Err_Cnt賦值為0就清零了

9uint8_t OS_GetTick(void)
獲取coos當前時間片,截圖:
360行:直接將OS_Tick返回。

10void OS_TimDly(uint8_t Tim)
coos提供延時函數(shù),截圖:
稍微有一點點復雜,不過說一下基本思路應該就很清晰了。
延時的話是根據(jù)coos提供的參考時間作為延時依據(jù)的,所以要根據(jù)延時的時間和coos提供的參考時間,計算出延時的終點(延時的結束條件),在延時的條件內就等待。
384行:臨時保存coos參考時間變量OS_Tim
385行:Tim是傳遞進來的參數(shù),加上OS_Tim是延時的終點,但要判斷是否溢出
387行:判斷延時終點是否溢出,溢出條件是Tim OS_TIM_PERIODcoos參考時間的周期,可配置)
  389行:延時終點溢出了,用coos的參考時間周期取余Tim,得到新的延時終點。
          其實由這里也可以看出,coos提供的延時范圍實在一個coos參考時間周期內的,因為越界部分取余后已經沒了。
  390行:進入while等待延時結束。因為延時終點越界了,可知等待的終點coos提供的OS_Tim是小于當前臨時保存的coos參考時間tim_tmp,所以等待條件第一個為:
OS_Tim >= tim_tmp
因為延時終點溢出也可知延時終點coos的參考時間OS_Tim大于計算出的延時終點TimTim是計算出的延時終點,第二個條件是只要coos參考時間大于該值則等待結束) ,所以有
OS_Tim < Tim

  394行:延時終點為溢出,那么延時就好理解了,只要coos提供的參考時間大于計算出的延時終點,那么延時就結束了,有:
          while(OS_Tim <= Tim);

如果對延時函數(shù)不理解的話拿起筆和紙寫一下就懂了,我是用筆和紙計算出來的…(——#!)

11void OS_ErrCnt(void)
最后一個條件編譯函數(shù),coos錯誤統(tǒng)計。雖然是個很簡單的函數(shù),不過因為沒有更復雜的函數(shù)了,所以也只能拿它來壓壓軸,看截圖:
415行:判斷錯誤次數(shù)是否溢出,未溢出進入417~420
  417行:錯誤次數(shù)未溢出,錯誤次數(shù)加一
  418~420行:條件編譯,條件是是否使能coos錯誤統(tǒng)計鉤子函數(shù)。什么是鉤子函數(shù),了解過ucos的同學們就知道,為了增強ucos的功能,ucos作者為ucos引入10個鉤子函數(shù),是在當ucos發(fā)生某些情況時候運行的函數(shù),由用戶實現(xiàn)的。我這里也是模仿ucos的,引入鉤子函數(shù)OS_Hook_Errr(),在coos_hook.c文件里面,默認函數(shù)體為空,該函數(shù)又用戶實現(xiàn),目的是為了增強coos的功能,多一些自定義功能,其實也沒什么大不了的。

422~428行:條件編譯,條件是是否使能錯誤次數(shù)溢出鉤子函數(shù),進行錯誤次數(shù)溢出處理。
  425行:錯誤次數(shù)清零
  426行:錯誤次數(shù)溢出鉤子函數(shù),同樣在coos_hook.c文件里面,默認函數(shù)體為空,由用戶實現(xiàn),目的是增強coos功能。

條件編譯函數(shù)就完了,最后還剩下的就是coos的配置,裁剪了,下一章介紹。


第七章 coos的配置、裁剪、類型定義

當然作為嵌入式的東西很將就可裁剪性的,配置和裁剪在coos_conf.h文件里面。
先看看配置部分,截圖:
一個一個說:
19行:coos定時器計數(shù)值,也就是coos一個時間片的長度。該值越大,coos任務調度的頻率就越小,CPU的使用率就越高。但是太大的話任務被打算時間太長,所以要折衷配置。默認5000,晶振12M的時候一個任務時間片是5ms

20行:coos時間片周期,也就是多少個時間片為一個coos周期。一個周期后coos會重新刷新任務時間片。同樣該值越大,CPU利用率越高,但這個值的影響是不明顯的。

21行:coos參考時間的周期,也是coos提供延時的最大值。對CPU利用率幾乎沒影響。

22行:coos管理任務的個數(shù)。該值越小,CPU利用率越高,RAM占用越少。因為任務調度的時候遍歷了每個任務,需要時間。并且每個任務都要有任務控制塊(2Byte)和任務時間片副本(1Byte),占用RAM。綜合說名一下就是,我們需要創(chuàng)建多少個任務,就定義該值為多少,不用預留余量之類的。

23行:定時器專用棧的棧大小,默認為8其實已經夠用了,如果使能的定時器鉤子函數(shù),并且鉤子函數(shù)過于復雜(運行起來占用棧較大),那么該值需要適當加大,因為棧溢出了程序運行是肯定會有問題的。

24行:coos空閑任務默認的時間片,該值與coos時間片周期大小一樣。目的是為了在一個時間片周期內,如果沒有一個可以運行的任務,那么所有時間片周期運行空閑任務(不會因為空閑任務時間片不夠而發(fā)生意想不到的結果)


接下來是裁剪,老樣子,截圖:
裁剪也就是上一章的條件編譯函數(shù)的使能,后面記錄裁剪掉多少RAMcode
需要使用到上一章的條件編譯函數(shù)就使能,1是使能
可以看到coos默認使用很少條件編譯函數(shù),因為都是比較簡單的(就是上一章的內容),所以不說了。

鉤子函數(shù)的配置,截圖:
相信大家一看就懂了的,1使能。
coos鉤子函數(shù)要用戶自己實現(xiàn)(自定義的功能了),在coos_hook.c文件里面,將自己的代碼寫進去就行了,當然要使能了才有用。看一下coos_hook.c這幾個函數(shù)吧。
截圖:

還有類型定義,看截圖:
uint8_t stm32的風格,因為我已經習慣了這種風格了,不該了,當然也在coos用了這種風格。



附錄
coos的說明書也應該結束了吧。順便提一下就是,實現(xiàn)coos任務管理功能也就那不到200行代碼(除去條件編譯這些可有可無的東西),但是也寫了我一個月左右的時間了。因為確實也走了一下彎路。例如我想讓任務調度獨立成為一個函數(shù),定時器中斷只是負責篡改返回地址,但是卻有寄存器沒入棧保存完善的bug。這個bug曾讓我一度想放棄,因為發(fā)現(xiàn)到不得不用匯編,我是大大的不想用匯編的。機器語言已經跟機器密切相關了,移植性大大減少了,同時新鮮性也沒了。因為用匯編的話實現(xiàn)任務管理難度是不大的。
期間也上火,頭痛,牙痛,在校醫(yī)院看了兩次,差點要放棄。
裝上win8,安裝了RVMDK,運行不了,用什么win7兼容啊,XP SP3兼容啊什么的,都不行。百度也找不到win8兼容的RVMDK,我崩潰了好幾次。因為裝一次和卸載一次都是比較花時間的…
RVMDK是什么?接近keil增強版吧,我就是用RVMDKcoos的,keilRVMDK的前身,RVMDKstm32arm之類用的,當然51也行,支持很多微處理器)



參考文獻:
挺多的,可以說看了不少書吧。能想到的就寫出來吧
1C和指針(C語言的書)
251單片機匯編實例(網上隨便下載看看的)
3c51中文書名keil c51(網上隨便下載的)
4、微型計算機原理與接口技術(上課的課本…)
5、《嵌入式實時操作系統(tǒng)uCOS-II(第二版)
6、其它的對coos貢獻不大,有C語言的,數(shù)據(jù)結構的,算法的,stm32

coos_打包fix1.0.zip

6.13 MB, 下載次數(shù): 199, 下載積分: 黑幣 -5

coos打包舊版.zip

2.56 MB, 下載次數(shù): 72, 下載積分: 黑幣 -5


作者: chenguangyou    時間: 2015-6-9 10:47
樓主你收了我吧,如此牛,匯編厲害,C語言也厲害。我一直想學51任務管理來著,謝謝!
作者: chenguangyou    時間: 2015-6-9 10:48
牛的不行了
作者: keykay    時間: 2015-11-12 13:44
金幣不夠 發(fā)個貼子頂樓主
作者: 大平山    時間: 2015-12-5 11:44
牛人啊
作者: 永遠的王同學    時間: 2015-12-22 17:26
51黑有你更精彩
作者: jwjjwj123    時間: 2016-7-4 10:57
要好好學習了,高深實用
作者: pl01665077    時間: 2016-10-6 20:04
好文章!!!這就是可搶占式時間片輪轉任務機制!!!可以算是一種線程。
作者: 邰夏留    時間: 2016-10-12 08:28
本菜只能寫一些相當簡單的程序。看到樓主的帖子,感覺真的很高大上啊。。
作者: aa294828045    時間: 2016-11-14 11:16
好!!!!!!!!!!
作者: utzuzu    時間: 2016-12-7 22:25
首先要給樓主贊一個,有趣果然是貨真價實的春藥!
粗看了一遍有幾點疑問,請教一二:
1、假如系統(tǒng)周期是20個時間片,有5個任務,分別都是1個時間片,那么一個系統(tǒng)周期里面還有15個時間片是浪費了嗎?
2、關于延時函數(shù),如果目標時間剛剛好是 FF或FFFF,那么是不是會永遠在延時里面出不來。
3、任務之間的通信和互斥是怎么考慮的?
作者: utzuzu    時間: 2016-12-7 22:29
不錯,看了有疑問請教
作者: utzuzu    時間: 2016-12-7 22:30
本帖最后由 utzuzu 于 2016-12-7 22:33 編輯

1、如果系統(tǒng)周期是20個時間片,有5個任務每個1個時間片,那么一個系統(tǒng)周期內剩下的15個時間片是什么狀態(tài),浪費了嗎2、在延時函數(shù)內,如果目標時間剛好是FF或者FFFF,會不會永遠在延時里出不來了。
3、有沒有提供任務之間的通信和互斥的機制。

作者: andy12345    時間: 2016-12-8 21:13
高深實用,很給力!
哈哈  又被多扣一次 要再多積一點 在下其他
作者: adls    時間: 2016-12-9 06:03
要好好學習了,高深實用
作者: luotechnically    時間: 2017-2-18 09:55
樓主思路太好了
作者: luotechnically    時間: 2017-2-18 09:56
學習學習樓主的思路和代碼風格
作者: 846649188    時間: 2017-3-5 20:43
萬分感謝
作者: bbxyzzj    時間: 2017-3-6 08:09
感謝分享!
作者: King_Dream    時間: 2017-3-28 11:25
頂一下
作者: 1127957008    時間: 2017-4-3 23:39
這個和rxt riny有區(qū)別嗎
作者: liuxiaohua719    時間: 2017-5-6 16:28
真的是很受用嗎
作者: jiacheng1    時間: 2017-8-7 14:49
很給力  很有用
作者: 李牧林    時間: 2017-12-9 18:40
非常牛
作者: 練氏    時間: 2017-12-9 20:13
雖然看不懂大佬說的是啥,但是感覺很牛,確實,積累到一定經驗的時候要開始搞自己的
作者: thisisyy    時間: 2018-4-20 17:33
牛逼,同樣是用單片機你玩出了境界
作者: 口口單禾術    時間: 2018-6-9 12:46
跪著看完,大佬大佬
作者: wdliming    時間: 2019-11-22 08:32
謝謝分分享

作者: jvsoft    時間: 2019-11-22 11:12
樓主牛。匯編厲害,C語言也厲害。我一直想學51任務管理來著,謝謝!
作者: wdliming    時間: 2019-11-23 22:06
謝謝分享~~學習os的好資料
作者: jjwangxu2008    時間: 2019-12-10 13:13
牛的不行了




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