嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1、嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí) 考試說明 時(shí)間：16周周四（12月19日）14:0016:00 地點(diǎn)：東教南202,203 閉卷 題型及分值 填空30% 選擇10% 判斷 10% 術(shù)語解釋 10% 簡(jiǎn)答+設(shè)計(jì)40% 嵌入式系統(tǒng)的定義 “以應(yīng)用為中心,計(jì)算機(jī)技 術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,以適應(yīng) 應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、 體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)?！?嵌入式微處理器分類 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展階段 1、無操作系統(tǒng)的嵌入算法階段 2、專用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 3、通用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 4、基于internet的嵌入式系統(tǒng) 嵌入式開發(fā)環(huán)境（交叉開發(fā)環(huán)境） 嵌入式系統(tǒng)通常是一個(gè)資源受限的系統(tǒng)，其開發(fā)需

2、要交叉編譯和在線調(diào)試的開發(fā)環(huán)境，主要包括： 宿主機(jī) 目標(biāo)機(jī)（評(píng)估電路板） 基于JTAG的ICD仿真器、或調(diào)試監(jiān)控軟件、或在 線仿真器ICE 運(yùn)行于宿主機(jī)的交叉編譯器和鏈接器、以及開發(fā) 工具鏈或軟件開發(fā)環(huán)境 嵌入式操作系統(tǒng) 交叉開發(fā)環(huán)境交叉開發(fā)環(huán)境 ARM公司提供的ADS和AXD ADS：Arm Developer Suite AXD：Arm eXtended Debugger 仿真驅(qū)動(dòng)有兩種： ADP硬件仿真驅(qū)動(dòng) ARMUL軟件仿真驅(qū)動(dòng) ARM7處理器 ARM7TDMI的含義： T：支持16位壓縮指令集Thumb； D：支持片上Debug； M：內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier） I：嵌入

3、式ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)； Samsung公司的S3C44B0X即屬于該系列的處理器。 三級(jí)流水線（取指-譯碼-執(zhí)行），由此導(dǎo)致： ARM狀態(tài)下指令讀出的pc值是指令地址值加8個(gè)字節(jié)； Thumb狀態(tài)下指令讀出的pc值是指令地址值加4個(gè)字節(jié) ARM 處理器支持的數(shù)據(jù)類型 字節(jié)（8位）-char,unsigned char 半字（16位）-short,unsigned short 字（32位）-int,unsigned int 其中，字需要4字節(jié)對(duì)齊（地址的低兩位為0）、半 字需要2字節(jié)對(duì)齊（地址的最低位為0）。 ARM體系結(jié)構(gòu)可以用兩種方法存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)據(jù): 大端格式大端格式(big-endi

4、an)： 字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存 放在高地址中。 小端格式小端格式(little-endian)： 低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù) 據(jù)的高字節(jié)。 ARM7TDMI核的bigend引腳，s3c44b0 x cpu的endian引腳的 狀態(tài)將決定大端格式或小端格式。 地 址 增 加 24 24 1A 3C 78 1A 3C 78 小端模式大端模式 字?jǐn)?shù)據(jù)0 x783C1A24 的存儲(chǔ)格式如下 ： ARM7TDMI 處理器有兩種工作狀態(tài)（對(duì)應(yīng)于 2種指令集）: uARM 狀態(tài) uThumb狀態(tài) ARM7TDMI 核的操作狀態(tài)可以通過BX指令在 ARM狀

5、態(tài)和Thumb狀態(tài)之間切換 ARMThumb LDR r0,=label+1 BX r0 ThumbARM LDR r0,=label BX r0 ARM ARM 處理器有處理器有7 7種工作模式種工作模式: : l用戶模式(usr) - 正常的程序執(zhí)行模式 l快速中斷模式(fiq) - 支持高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理 l中斷模式(irq) - 用于通用中斷處理 l管理員模式(svc) - 操作系統(tǒng)的保護(hù)模式. l中止模式(abt) - 支持虛擬內(nèi)存和/或內(nèi)存保護(hù) l系統(tǒng)模式(sys) - 支持操作系統(tǒng)的特殊用戶模式(運(yùn)行操作系統(tǒng)任務(wù)） l未定義模式(und) - 支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真 除了

6、用戶模式外，其他模式均可視為特權(quán)模式; Usr/Sys mode不是異常模式，沒有SPSR。在這2種模式中 使用讀寫SPSR的指令時(shí)，結(jié)果不可預(yù)知。 ARM狀態(tài)下的寄存器組織 n R0 R0 到到 R15 R15 可以直接訪問可以直接訪問 n R0 R0 到到 R14 R14 是通用寄存器是通用寄存器 n R13: R13: 堆棧指針堆棧指針 (sp) (sp) (通常通常) ) u每種處理器模式都有單獨(dú)的堆棧每種處理器模式都有單獨(dú)的堆棧 n R14: R14: 鏈接寄存器鏈接寄存器 ( (lrlr) ) n R15 R15 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器 (PC)(PC) n CPSR CPSR 當(dāng)前

7、程序狀態(tài)寄存器當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，包括代碼標(biāo)志狀態(tài)和當(dāng)前模，包括代碼標(biāo)志狀態(tài)和當(dāng)前模 式位式位 n 5 5個(gè)個(gè)SPSRsSPSRs-(-(程序狀態(tài)保存寄存器程序狀態(tài)保存寄存器) ) 當(dāng)異常發(fā)生時(shí)保存當(dāng)異常發(fā)生時(shí)保存CPSRCPSR 狀態(tài)狀態(tài) 程序狀態(tài)寄存器程序狀態(tài)寄存器 N, Z, C and V 條件碼標(biāo)志 可以在處理器中作為數(shù)學(xué)和邏輯操作改變 可以被所有的指令測(cè)試，以決定指令是否被執(zhí)行 N : Negative. Z : Zero. C : Carry. V : oVerflow I and F 位是中斷禁止位，T位反映處理器的運(yùn)行狀態(tài) M0, M1, M2, M3 and M4 位是模式

8、位 N, Z, C and V 條件碼標(biāo)志 可以在處理器中作為數(shù)學(xué)和邏輯操作改變 可以被所有的指令測(cè)試，以決定指令是否被執(zhí) 行 N : Negative. Z : Zero. C : Carry. V : oVerflow 注意借位的設(shè)置： 減法運(yùn)算發(fā)生借位時(shí)c=0，否則c=1 指令SBC，RSC的操作能感受到此種設(shè)置的影響 I and F 位是中斷禁止位 I=1禁止IRQ，I=0允許IRQ T位反映處理器的運(yùn)行狀態(tài) T=1指示Thumb狀態(tài)，T=0指示ARM狀態(tài) 與BX指令有聯(lián)系 ARM體系的異常 異常：由內(nèi)部或外部源產(chǎn)生并引起處理器處理的一個(gè)事件 異常向量表占據(jù)內(nèi)存最低端的32個(gè)字節(jié)（00

9、 x1F） 注意異常類型和處理器模式的關(guān)系 地址地址異常異常進(jìn)入時(shí)的模式進(jìn)入時(shí)的模式進(jìn)入時(shí)進(jìn)入時(shí)I的狀態(tài)的狀態(tài)進(jìn)入時(shí)進(jìn)入時(shí)F的狀態(tài)的狀態(tài) 0 x00000000復(fù)位管理禁止禁止 0 x00000004未定義指令未定義IF 0 x00000008軟件中斷異常管理禁止F 0 x0000000C中止（預(yù)?。┲兄笽F 0 x00000010中止（數(shù)據(jù)）中止IF 0 x00000014保留保留 0 x00000018IRQ中斷禁止F 0 x0000001CFIQ快速中斷禁止禁止 注：表中的I和F表示不對(duì)該位有影響，保留原來的值。 ARM指令集和尋址方式 理解： 幾乎所有指令都可條件執(zhí)行 指令寫法上的變化

10、可以控制是否影響標(biāo)志位 無 條 件 執(zhí) 行 （ 指 令 默 認(rèn) 條 件 ） 操 作 碼 條 件 碼 助 記 符 標(biāo) 志含 義操 作 碼 條 件 碼 助 記 符 標(biāo) 志含 義 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 EQ N E C S/H S C C /LO M I PL V S V C Z=1 Z=0 C =1 C =0 負(fù) 數(shù) 正 數(shù) 或 零 溢 出 沒 有 溢 出 N =1 N =0 V =1 V =0 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 C =1,Z=0H I LS G E LT G T LE A L

11、N V C =0,Z=1 N =V N !=V Z=0,N =V Z=1,N !=V 任 意 任 意 相 等 不 相 等 無 符 號(hào) 數(shù) 大 于 或 等 于 無 符 號(hào) 數(shù) 小 于 無 符 號(hào) 數(shù) 大 于 無 符 號(hào) 數(shù) 小 于 或 等 于 有 符 號(hào) 數(shù) 大 于 或 等 于 有 符 號(hào) 數(shù) 小 于 有 符 號(hào) 數(shù) 大 于 有 符 號(hào) 數(shù) 小 于 或 等 于 從 不 執(zhí) 行 （ 不 要 使 用 ） C代碼：代碼： if(a b) a+; else b+; 對(duì)應(yīng)的匯編代碼：對(duì)應(yīng)的匯編代碼： CMP R0,R1 ;R0與與R1比較比較 ADDHI R0,R0,#1 ;若若R0R1，則，則R0=R0

12、+1 ADDLS R1,R1,#1 ;若若R0R1，則，則R1=R1+1 示例：示例： 條件碼 SWP指令操作圖解 C語言代碼為：語言代碼為： int gcd (int a，int b) while (a!=b) if (ab) a=a-b; else b=b-a; return a; 對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的ARM匯編代碼段。（代碼執(zhí)行匯編代碼段。（代碼執(zhí)行 前前R0中存放中存放a，R1中存放中存放b；代碼執(zhí)行；代碼執(zhí)行 后后R0中存放最大公約數(shù)。中存放最大公約數(shù)。 gcd CMP R0,R1 ;比較比較a和和b的大小的大小 SUBGT R0,R0,R1 ;if(ab) a=a-b SUBLT R1,R

13、1,R0 ;if(ba) b=b-a BNE gcd ;if(a!=b)跳轉(zhuǎn)到跳轉(zhuǎn)到gcd繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行 MOV PC,LR ;子程序結(jié)束，返回子程序結(jié)束，返回 實(shí)現(xiàn)類似于實(shí)現(xiàn)類似于C語言中的語言中的if-else功能的代碼段。下例的功能的代碼段。下例的 功能為求最大公約數(shù)。功能為求最大公約數(shù)。 例：編寫一具有完整匯編格式的程序，實(shí)現(xiàn)冒泡法排序功能。 設(shè)無符號(hào)字?jǐn)?shù)據(jù)存放在從0 x400004開始的區(qū)域，字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù) 目字存放在0 x400000中。 AREA SORT，CODE，READONLY ENTRY START MOV R0，#0 x400000 ldr r1,r0 ;counter

14、LP SUBS R1，R1，#1 BEQ EXIT MOV R7，R1 LDR R0，=0 x400004 LP1 LDR R2，R0，#4 LDR R3，R0 CMP R2，R3 STRLO R3，R0, # -4 STRLO R2，R0 SUBS R7，R7，#1 BNE LP1 B LP EXIT END S3C44B0X構(gòu)成最小系統(tǒng) nS3C44B0X + 電源電路電源電路 + 晶振電路晶振電路 + 復(fù)位電路復(fù)位電路 + JTAG接口電路可構(gòu)成真正意義上的最小系統(tǒng)接口電路可構(gòu)成真正意義上的最小系統(tǒng) n程序可運(yùn)行于程序可運(yùn)行于S3C44B0X內(nèi)部的內(nèi)部的8KB RAM中，可運(yùn)行中，可運(yùn)行

15、 的程序大小有限，且掉電后無法保存，只能通過的程序大小有限，且掉電后無法保存，只能通過JTAG接接 口調(diào)試程序口調(diào)試程序 S3C44B0X擴(kuò)展系統(tǒng) nS3C44B0X最小系統(tǒng)（最小系統(tǒng)（ S3C44B0X + 電源電路電源電路 + 晶振電路晶振電路 + 復(fù)復(fù) 位電路位電路 + JTAG接口電路接口電路） + SDRAM + FLASH電路可構(gòu)成一電路可構(gòu)成一 個(gè)完全的嵌入式系統(tǒng)個(gè)完全的嵌入式系統(tǒng) n可運(yùn)行于可運(yùn)行于SDRAM中的程序，也可以運(yùn)行中的程序，也可以運(yùn)行NOR FLASH 中的程序，可運(yùn)行較大的程序，如果將程序保存到中的程序，可運(yùn)行較大的程序，如果將程序保存到FLASH 中，掉電后不

16、會(huì)丟失，因此，既可以通過中，掉電后不會(huì)丟失，因此，既可以通過JTAG接口調(diào)試程接口調(diào)試程 序，也可以將程序燒寫到序，也可以將程序燒寫到FLASH，然后運(yùn)行，然后運(yùn)行FLASH中的程中的程 序序 n在此基礎(chǔ)上加入必要的接口及其他電路，就構(gòu)成了具在此基礎(chǔ)上加入必要的接口及其他電路，就構(gòu)成了具 體的體的S3C44B0X應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng) 27 S3C44B0 x的存儲(chǔ)分配的存儲(chǔ)分配 nS3C44B0X內(nèi)置存儲(chǔ)器控制器內(nèi)置存儲(chǔ)器控制器 n支持最多支持最多8個(gè)存儲(chǔ)器個(gè)存儲(chǔ)器Bank，每個(gè)，每個(gè)Bank最多最多 支持支持32MB n啟動(dòng)代碼必須安排在啟動(dòng)代碼必須安排在Bank0 nBank0處處0 x01c

17、000000 x02000000地址區(qū)間地址區(qū)間 為特殊功能寄存器（為特殊功能寄存器（SFR）。事實(shí)上，這）。事實(shí)上，這 就是就是I/O空間。空間。ARM架構(gòu)中，架構(gòu)中，I/O和存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器 統(tǒng)一編址（或稱統(tǒng)一編址（或稱I/O是存儲(chǔ)器映射式的）是存儲(chǔ)器映射式的） 通過C語言訪問內(nèi)存或I/O的典型寫法 通過指針定義用宏簡(jiǎn)化 #define rBANKSIZE(*(volatile unsigned *)0 x1c80028) 讀存儲(chǔ)器或IO aa=rBANKSIZE; 寫存儲(chǔ)器或IO rBANKSIZE=32; NOR Flash vs. NAND Flash 項(xiàng)目 NOR flash NAN

18、D flash 特點(diǎn) 芯片內(nèi)執(zhí)行 代碼拷至系統(tǒng)RAM中 傳輸效率 高 中 寫入/擦除操作 的典型時(shí)間 5s 4ms 擦除器件時(shí) 塊大小 64128KB 832KB 接口 SRAM接口 I/O口 存儲(chǔ)密度 低 高 NOR FLASH適合存儲(chǔ)程序，NAND FLASH適合存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)平 臺(tái)up-netARM3000中有2M NOR FLASH+16M NANDFLASH Bootloader的作用 Boot Loader是在嵌入式系統(tǒng)復(fù)位啟動(dòng)時(shí)， 操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行前，執(zhí)行的第一段程序。 通過Boot Loader，初始化硬件設(shè)備，建立 內(nèi)存和I/O空間映射圖，為最終加載操作系 統(tǒng)內(nèi)核調(diào)整好適當(dāng)?shù)?/p>

19、系統(tǒng)軟硬件環(huán)境。 Bootloader中的異常向量表 ENTRY b ResetHandler ;for debug b HandlerUndef ;handlerUndef b HandlerSWI ;SWI interrupt handler b HandlerPabort ;handlerPAbort b HandlerDabort ;handlerDAbort b . ;handlerReserved ;* b HandlerIRQ b HandlerFIQ Bootloader中指向用戶程序的鏈接 IMPORT _main :LNOT:THUMBCODE BL_main ;Dont

20、use main() because . B . c/OS-II 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 基于優(yōu)先級(jí)的搶先式調(diào)度，不支持時(shí)間片 輪轉(zhuǎn)調(diào)度，總是讓處在就緒狀態(tài)的優(yōu)先級(jí) 最高的任務(wù)先運(yùn)行 最多64個(gè)任務(wù)，任務(wù)編號(hào)063,0號(hào)優(yōu)先級(jí) 最高，63號(hào)優(yōu)先級(jí)最低 不可剝奪型內(nèi)核（非占先式 Non-Preemptive) 低優(yōu)先級(jí)任務(wù)低優(yōu)先級(jí)任務(wù) ISR 高優(yōu)先級(jí)任務(wù)高優(yōu)先級(jí)任務(wù) （1）（2） （3） （4） （5） （6） （7） 中斷服務(wù)程序使中斷服務(wù)程序使 高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒 低優(yōu)先級(jí)任務(wù)釋放低優(yōu)先級(jí)任務(wù)釋放 CPU使用權(quán)使用權(quán) TIME 非占先式內(nèi)核要求每個(gè)任務(wù)自我放棄CPU 的所有 權(quán)。非占先

21、式調(diào)度法也稱作合作型多任務(wù)，各個(gè)任務(wù) 彼此合作共享一個(gè)CPU。異步事件還是由中斷服務(wù)來 處理。中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)由掛起狀 態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。但中斷服務(wù)以后控制權(quán)還是回到原 來被中斷了的那個(gè)任務(wù)，直到該任務(wù)主動(dòng)放棄CPU的 使用權(quán)時(shí)，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能獲得CPU的使用 權(quán)。 非占先式內(nèi)核 可剝奪型內(nèi)核（占先式 Preemptive) 低優(yōu)先級(jí)任務(wù)低優(yōu)先級(jí)任務(wù) ISR 高優(yōu)先級(jí)任務(wù)高優(yōu)先級(jí)任務(wù) （1）（2） （3） （4） （5） （6） 中斷服務(wù)程序使中斷服務(wù)程序使 高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒 高優(yōu)先級(jí)任務(wù)得到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)得到 CPU使用權(quán)使用權(quán) TIME 當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間很

22、重要時(shí)，要使用占先式內(nèi)核。 因此絕大多數(shù)商業(yè)上銷售的實(shí)時(shí)內(nèi)核都是占先式內(nèi)核。 最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到CPU的控制權(quán)。 當(dāng)一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)使一個(gè)比它優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)進(jìn)入 了就緒狀態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪了，或 者說被掛起了，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)立刻得到了CPU 的控制權(quán)。如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的 任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，中斷完成時(shí)，中斷了的任務(wù)被掛起， 優(yōu)先級(jí)高的那個(gè)任務(wù)開始運(yùn)行。 占先式內(nèi)核 任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì) 在基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中，任務(wù)設(shè)計(jì) 是整個(gè)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，其它軟件設(shè)計(jì)工作都是圍繞任 務(wù)設(shè)計(jì)來展開。 任務(wù)設(shè)計(jì) 應(yīng)用程序 設(shè)計(jì)“任務(wù) 函數(shù)”和相 關(guān)的數(shù)據(jù)

23、結(jié) 構(gòu) 其他軟件工作 任務(wù)的分類任務(wù)的分類 按照?qǐng)?zhí)行方式分類 任務(wù)（任務(wù)（tasktask） 典型的任務(wù)（除了單次執(zhí)行的任務(wù)以典型的任務(wù)（除了單次執(zhí)行的任務(wù)以 外）：一個(gè)無限循環(huán)，無返回值外）：一個(gè)無限循環(huán)，無返回值 void mytask(void *pdata) for (;) do something; waiting; do something; 任務(wù)完成后的自我刪除任務(wù)完成后的自我刪除 當(dāng)任務(wù)完成后，任務(wù)可以自我刪除當(dāng)任務(wù)完成后，任務(wù)可以自我刪除 任務(wù)代碼并非真的刪除了，系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單地不再理會(huì)任務(wù)代碼并非真的刪除了，系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單地不再理會(huì) 這個(gè)任務(wù)這個(gè)任務(wù) 這個(gè)任務(wù)的代碼也不會(huì)再運(yùn)行

24、了，即使任務(wù)調(diào)用了這個(gè)任務(wù)的代碼也不會(huì)再運(yùn)行了，即使任務(wù)調(diào)用了 OSTaskDelOSTaskDel（），這個(gè)任務(wù)也絕不會(huì)返回（），這個(gè)任務(wù)也絕不會(huì)返回 void YourTask (void *pdata) /* 用戶代碼 */ OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); 任務(wù)狀態(tài)任務(wù)狀態(tài) 在任一給定的時(shí)刻，任務(wù)的狀態(tài)一定是在任一給定的時(shí)刻，任務(wù)的狀態(tài)一定是 以下五種狀態(tài)之一：以下五種狀態(tài)之一： 睡眠態(tài)（睡眠態(tài)（task dormanttask dormant） 就緒態(tài)（就緒態(tài)（task readytask ready） 運(yùn)行態(tài)（運(yùn)行態(tài)（task runningtask running

25、） 等待狀態(tài)（等待狀態(tài)（task waitingtask waiting） 中斷服務(wù)態(tài)（中斷服務(wù)態(tài)（ISR running)ISR running) 睡眠態(tài)（睡眠態(tài)（task dormanttask dormant） 指任務(wù)駐留在程序空間（指任務(wù)駐留在程序空間（ROMROM或或RAMRAM），還沒有），還沒有 交給系統(tǒng)來管理的狀態(tài)交給系統(tǒng)來管理的狀態(tài) 任務(wù)交給系統(tǒng)通過調(diào)用以下函數(shù)之一來實(shí)現(xiàn)：任務(wù)交給系統(tǒng)通過調(diào)用以下函數(shù)之一來實(shí)現(xiàn)： OSTaskCreateOSTaskCreate（）（） OSTaskCreateExtOSTaskCreateExt（）（） 告知系統(tǒng)：告知系統(tǒng)： 任務(wù)的起始地址

26、任務(wù)的起始地址 任務(wù)建立時(shí)，用戶給任務(wù)賦予的優(yōu)先級(jí)任務(wù)建立時(shí)，用戶給任務(wù)賦予的優(yōu)先級(jí) 任務(wù)要使用的棧空間大小等任務(wù)要使用的?？臻g大小等 就緒態(tài)（就緒態(tài)（task readytask ready） 任務(wù)一旦創(chuàng)建就進(jìn)入就緒態(tài)，準(zhǔn)備運(yùn)行任務(wù)一旦創(chuàng)建就進(jìn)入就緒態(tài)，準(zhǔn)備運(yùn)行 任務(wù)的創(chuàng)建可以是在多任務(wù)開始之前，也可以任務(wù)的創(chuàng)建可以是在多任務(wù)開始之前，也可以 動(dòng)態(tài)地由一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)地由一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)創(chuàng)建 若剛創(chuàng)建任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于創(chuàng)建它的任務(wù)的優(yōu)若剛創(chuàng)建任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于創(chuàng)建它的任務(wù)的優(yōu) 先級(jí)，它將立即獲得先級(jí)，它將立即獲得cpucpu的使用權(quán)的使用權(quán) 任務(wù)可通過任務(wù)可通過OSTaskDelOSTa

27、skDel（）返回睡眠態(tài)；或調(diào)（）返回睡眠態(tài)；或調(diào) 用該函數(shù)讓另一個(gè)任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)用該函數(shù)讓另一個(gè)任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài) 運(yùn)行態(tài)（運(yùn)行態(tài)（task runningtask running） 就緒的任務(wù)只有當(dāng)所有優(yōu)先級(jí)高于它的任務(wù)都轉(zhuǎn)為等就緒的任務(wù)只有當(dāng)所有優(yōu)先級(jí)高于它的任務(wù)都轉(zhuǎn)為等 待狀態(tài)，或被刪除后，才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài)待狀態(tài)，或被刪除后，才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài) 任何時(shí)刻只有一個(gè)任務(wù)處于運(yùn)行態(tài)任何時(shí)刻只有一個(gè)任務(wù)處于運(yùn)行態(tài) 調(diào)用調(diào)用OSStartOSStart（）可以啟動(dòng)多任務(wù)。該函數(shù)只能在啟動(dòng)（）可以啟動(dòng)多任務(wù)。該函數(shù)只能在啟動(dòng) 時(shí)調(diào)用一次時(shí)調(diào)用一次 OSStartOSStart（）運(yùn)行用戶初始化代碼中已經(jīng)建立

28、的、進(jìn)入（）運(yùn)行用戶初始化代碼中已經(jīng)建立的、進(jìn)入 就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù) 等待狀態(tài)（等待狀態(tài)（task waitingtask waiting） 正在運(yùn)行的任務(wù)可以通過下面的調(diào)用進(jìn)入等待狀態(tài)。延遲時(shí)間到，正在運(yùn)行的任務(wù)可以通過下面的調(diào)用進(jìn)入等待狀態(tài)。延遲時(shí)間到， 立即強(qiáng)制執(zhí)行任務(wù)切換，讓下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高、并進(jìn)入就緒態(tài)的任立即強(qiáng)制執(zhí)行任務(wù)切換，讓下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高、并進(jìn)入就緒態(tài)的任 務(wù)執(zhí)行。務(wù)執(zhí)行。 OSTimeDlyOSTimeDly（）（） OSTimeDlyHMSMOSTimeDlyHMSM（）（） 等待時(shí)間過去后，系統(tǒng)服務(wù)（內(nèi)部）函數(shù)等待時(shí)間過去后，系統(tǒng)服務(wù)（內(nèi)部

29、）函數(shù)OSTimeTickOSTimeTick（）使延遲了（）使延遲了 的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài) 用戶無需在應(yīng)用程序代碼中調(diào)用這個(gè)函數(shù)用戶無需在應(yīng)用程序代碼中調(diào)用這個(gè)函數(shù) 等待狀態(tài)（續(xù)）等待狀態(tài)（續(xù)） 正在運(yùn)行的任務(wù)可能需要通過調(diào)用函數(shù)等待某正在運(yùn)行的任務(wù)可能需要通過調(diào)用函數(shù)等待某 一事件（標(biāo)志、信號(hào)量、互斥信號(hào)量、消息郵一事件（標(biāo)志、信號(hào)量、互斥信號(hào)量、消息郵 箱）發(fā)生。如果該事件并未發(fā)生，任務(wù)就進(jìn)入箱）發(fā)生。如果該事件并未發(fā)生，任務(wù)就進(jìn)入 等待狀態(tài)等待狀態(tài) OSFlagPendOSFlagPend（）；（）；OSMutexPendOSMutexPend（）（） OSSemPendO

30、SSemPend（）；（）；OSMboxPendOSMboxPend（）（） 當(dāng)事件發(fā)生或等待超時(shí)，被掛起的任務(wù)就進(jìn)入當(dāng)事件發(fā)生或等待超時(shí)，被掛起的任務(wù)就進(jìn)入 就緒態(tài)就緒態(tài) 中斷服務(wù)態(tài)（中斷服務(wù)態(tài)（ISR running)ISR running) 正在執(zhí)行的任務(wù)是可以被中斷的正在執(zhí)行的任務(wù)是可以被中斷的，除非該，除非該 任務(wù)將中斷關(guān)閉，或系統(tǒng)將中斷關(guān)閉。被任務(wù)將中斷關(guān)閉，或系統(tǒng)將中斷關(guān)閉。被 中斷的任務(wù)便進(jìn)入了中斷服務(wù)態(tài)中斷的任務(wù)便進(jìn)入了中斷服務(wù)態(tài) 響應(yīng)中斷后，正在運(yùn)行的任務(wù)被掛起，中響應(yīng)中斷后，正在運(yùn)行的任務(wù)被掛起，中 斷服務(wù)子程序控制了斷服務(wù)子程序控制了CPUCPU的使用權(quán)的使用權(quán) 中斷服

31、務(wù)態(tài)（中斷服務(wù)態(tài)（ISR running)ISR running) 中斷服務(wù)子程序可能會(huì)報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件的發(fā)生，中斷服務(wù)子程序可能會(huì)報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件的發(fā)生， 而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài) 上述情況下，從中斷服務(wù)子程序返回之前，上述情況下，從中斷服務(wù)子程序返回之前， C/OSC/OS IIII 要判定：要判定： 被中斷的任務(wù)是否還是就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的被中斷的任務(wù)是否還是就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的 如果中斷服務(wù)子程序使另一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)進(jìn)入了如果中斷服務(wù)子程序使另一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)進(jìn)入了 就緒態(tài)，則新進(jìn)入就緒態(tài)的這個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)將得就緒態(tài)，則新進(jìn)入就緒

32、態(tài)的這個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)將得 以運(yùn)行；否則，原來被中斷了的任務(wù)將繼續(xù)運(yùn)行。以運(yùn)行；否則，原來被中斷了的任務(wù)將繼續(xù)運(yùn)行。 任務(wù)狀態(tài)任務(wù)狀態(tài) 當(dāng)所有的任務(wù)都在等待時(shí)間發(fā)生或等待 延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)，C/OS II 執(zhí)行被稱 為空閑任務(wù)（Idle Task）的內(nèi)部函數(shù)， 即：OSTaskIdle（） 任務(wù)狀態(tài) 任務(wù)的任務(wù)的CPU使用權(quán)使用權(quán) 被剝奪被剝奪 中斷中斷 恢復(fù)恢復(fù) 任務(wù)任務(wù) 關(guān)于C/OS的移植 要使C/OS-能正常運(yùn)行，處理器必須具備的條件 是： 1、處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼 2、處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷 3、用C語言就可以打開或者關(guān)閉中斷 4、處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的

33、硬件堆棧 5、處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器讀出， 并保存到堆?；騼?nèi)存中去的指令 對(duì)于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)up-netARM3000而言，S3C44B0X CPU可以滿足第2、4、5點(diǎn)要求，使用ADS1.2的 C編譯器可以滿足第1、3點(diǎn)要求 什么是可重入代碼什么是可重入代碼 可重入的代碼指的是一段可以被多個(gè)任 務(wù)同時(shí)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心會(huì)破壞數(shù)據(jù)的 代碼（比如：一個(gè)函數(shù)） 即：可重入型函數(shù)在任何時(shí)候都可以被 中斷執(zhí)行，過一段時(shí)間以后又可以繼續(xù) 運(yùn)行，而不會(huì)因?yàn)樵诤瘮?shù)中斷的時(shí)候被 其他的任務(wù)重新調(diào)用，而影響函數(shù)中的 數(shù)據(jù) 可重入代碼舉例可重入代碼舉例 程序1：可重入型函數(shù) void swap(int *x

34、, int *y) int temp; temp=*x; *x=*y; *y=temp; 非可重入代碼舉例非可重入代碼舉例 程序2：非可重入型函數(shù) int temp; void swap(int *x, int *y) temp=*x; *x=*y; *y=temp; 不可重入函數(shù)被中斷破壞不可重入函數(shù)被中斷破壞 如何使函數(shù)具有可重入性如何使函數(shù)具有可重入性 使Swap()函數(shù)具有可重入性的條件： 把Temp定義為局部變量 調(diào)用Swap()函數(shù)之前關(guān)中斷，調(diào)用 后再開中斷 用信號(hào)量禁止該函數(shù)在使用過程中 被再次調(diào)用 任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì) 在基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中，任務(wù)設(shè)計(jì) 是整個(gè)應(yīng)用程序

35、的基礎(chǔ)，其它軟件設(shè)計(jì)工作都是圍繞任 務(wù)設(shè)計(jì)來展開。 任務(wù)設(shè)計(jì) 應(yīng)用程序 設(shè)計(jì)“任務(wù) 函數(shù)”和相 關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu) 其他軟件工作 任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)| 電腦自動(dòng)打鈴器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電腦自動(dòng)打鈴器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 任務(wù)的劃分任務(wù)的劃分 對(duì)一個(gè)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行“任務(wù)劃分”，是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng) 用軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，任務(wù)劃分是否合理將直接影響軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量。 以以CPU為中心為中心 “關(guān)鍵關(guān)鍵”功功 能能 “緊迫緊迫”功能功能 消耗機(jī)時(shí)消耗機(jī)時(shí)關(guān)系密切關(guān)系密切 相同事件觸發(fā)相同事件觸發(fā) 運(yùn)行周期相同運(yùn)行周期相同 任務(wù)劃分 固定順序執(zhí)行固定順序執(zhí)行 任務(wù)劃分原則如下： 首先，以CPU為中心，將與各種輸入/輸出設(shè)備(或端口

36、)相關(guān)的功能分別劃 分為獨(dú)立的任務(wù) 發(fā)現(xiàn)“關(guān)鍵”功能，將其最“關(guān)鍵”部分“剝離”出來，用一個(gè)獨(dú)立任務(wù) (或ISR)完成，剩余部分用另外一個(gè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)，兩者之間通過通信機(jī)制溝通 發(fā)現(xiàn)“緊迫”功能，將其最“緊迫”部分“剝離”出來，用一個(gè)獨(dú)立的高優(yōu) 先級(jí)任務(wù)(或ISR)完成，剩余部分用另外一個(gè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)，兩者之間通過通信 機(jī)制溝通 將消耗機(jī)時(shí)較多的數(shù)據(jù)處理功能劃分出來，封裝為低優(yōu)先級(jí)任務(wù) 對(duì)于既“關(guān)鍵”又“緊迫”的功能，按“緊迫”功能處理 將關(guān)系密切的若干功能組合成為一個(gè)任務(wù)，達(dá)到功能聚合的效果將由相同事件觸發(fā)的若干功能組合成為一個(gè)任務(wù)，從而免除事件分發(fā)機(jī)制將運(yùn)行周期相同的功能組合成為一個(gè)任務(wù)，從而免除

37、時(shí)間事件分發(fā)機(jī)制將若干按固定順序執(zhí)行的功能組合成為一個(gè)任務(wù)，從而免除同步接力通信的 麻煩 電腦自動(dòng)打鈴器電腦自動(dòng)打鈴器 功能需求： l 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，能顯示時(shí)分秒，年月日星期 (采用8位數(shù)碼管顯示) l 具有 鍵盤 輸入功能 l 可以設(shè)置若干個(gè)鬧鐘，以及鬧鐘的禁止與使能 l 可設(shè)置每個(gè)鬧鐘發(fā)生時(shí)的輸出動(dòng)作(一共四路輸出， 可獨(dú)立設(shè)置每路輸出的時(shí)間和電平狀態(tài)) 電腦自動(dòng)打鈴器電腦自動(dòng)打鈴器 LPC2000系列ARM具有RTC功能，RTC掉電后 仍可使用電池繼續(xù)運(yùn)行，從而保證了系統(tǒng)掉電后時(shí) 鐘的準(zhǔn)確性。ZLG7290是一款鍵盤和LED驅(qū)動(dòng)芯片， 最多支持64個(gè)按鍵和8個(gè)共陰極數(shù)碼管。 系統(tǒng)框圖

38、： 任務(wù)的劃分任務(wù)的劃分 電腦自動(dòng)打鈴器任務(wù)劃分如下： RTC中斷中斷 顯示任務(wù)顯示任務(wù)鍵盤任務(wù)鍵盤任務(wù) 輸出控制任務(wù)輸出控制任務(wù) 電腦打鈴器電腦打鈴器 電腦自動(dòng)打鈴器具有鍵盤輸入功能，用于設(shè)置時(shí)鐘和鬧鐘，因此 需要一個(gè)鍵盤任務(wù)。 電腦自動(dòng)打鈴器需要有顯示功能，用來顯示時(shí)鐘和鬧鐘，因此需 要一個(gè)顯示任務(wù)。 電腦自動(dòng)打鈴器需要一個(gè)輸出控制任務(wù)，用來控制鬧鐘時(shí)間到后 各路的輸出。 電腦自動(dòng)打鈴器具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，需要一個(gè)RTC中斷。 任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)| 電腦自動(dòng)打鈴器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電腦自動(dòng)打鈴器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì) 人機(jī)接口，實(shí)時(shí)性低 鍵盤任務(wù)鍵盤任務(wù)1 輸出控制任務(wù)輸出控制任

39、務(wù)3 顯示任務(wù)顯示任務(wù)2 RTC中斷中斷4 電電 腦腦 自自 動(dòng)動(dòng) 打打 鈴鈴 器器 控制接口，實(shí)時(shí)性高 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì) 鍵盤任務(wù)鍵盤任務(wù)1 輸出控制任務(wù)輸出控制任務(wù)3 顯示任務(wù)顯示任務(wù)2 RTC中斷中斷4 電電 腦腦 自自 動(dòng)動(dòng) 打打 鈴鈴 器器 優(yōu)先級(jí)：6 優(yōu)先級(jí)：12 優(yōu)先級(jí)：13 多任務(wù)之間的同步與互斥多任務(wù)之間的同步與互斥 資源互斥 在電腦自動(dòng)打鈴器的設(shè)計(jì)中，ZLG7290是通過I2C總線與cpu連接的， I2C總線是鍵盤任務(wù)和顯示任務(wù)的共享資源，必須遵循資源互斥的原則 進(jìn)行訪問，二者之間使用信號(hào)量進(jìn)行資源互斥。 鍵盤任務(wù) 顯示任務(wù) 信號(hào)量 申請(qǐng)I2C資源釋放I2C資源 申請(qǐng)I2C資源釋放I2C資源 多任務(wù)之間的信息傳遞多任務(wù)之間的信息傳遞 1.全局變量 在任務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們?cè)O(shè)計(jì)了時(shí)鐘和鬧鐘兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 并定義了時(shí)鐘和鬧鐘兩個(gè)全局變量。鍵盤任務(wù)，顯示任務(wù)和RTC中斷通 過它們傳遞信息。 全局變量(時(shí)鐘和鬧鐘) 鍵盤任務(wù) 顯示任務(wù) RTC中斷 更新時(shí)鐘 檢測(cè)鬧鐘 設(shè)置時(shí)鐘和鬧鐘 顯示時(shí)鐘和鬧鐘 任