ucosii開發(fā)筆記

1、uC/OS-II 系統(tǒng)開發(fā)筆記uC/OS-II 是一個(gè)簡(jiǎn)潔、易用的基于優(yōu)先級(jí)的嵌入式搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核。盡管它非常簡(jiǎn)單， 但是它的確在很大程度上解放了我的嵌入式開發(fā)工作。 既然是一個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)核， 那么一旦使用 它，就會(huì)涉及到如何基于操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的問題。1、uC/OS-II 的任務(wù)框架void task_xxx(void *pArg)/*該任務(wù)的初始化工作 */*進(jìn)入該任務(wù)的死循環(huán) */while(1)> >每個(gè)用戶的任務(wù)都必須符合事件驅(qū)動(dòng)的編程模型，即 uC/OS-II 的應(yīng)用程序都必須是“事件 驅(qū)動(dòng)的編程模型”。 一個(gè)任務(wù)首先等待一個(gè)事件的發(fā)生， 事件可以是系統(tǒng)中斷發(fā)

2、出的， 也可以是 其它任務(wù)發(fā)出的，又可以是任務(wù)自身等待的時(shí)間片。當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生了， 任務(wù)再作相應(yīng)處理， 處 理結(jié)束后又開始等待下一個(gè)事件的發(fā)生。 如此周而復(fù)始的任務(wù)處理模型就是“事件驅(qū)動(dòng)的編程模 型”。事件驅(qū)動(dòng)模型也涵蓋了中斷驅(qū)動(dòng)模型， uC/OS-II 事件歸根結(jié)底來自三個(gè)方面：(1) 中斷服務(wù)函數(shù)發(fā)送的事件(2) 系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間到所引起的(3) 其它任務(wù)發(fā)送的事件。其中“中斷服務(wù)函數(shù)發(fā)送的事件”就是指每當(dāng)有硬件中斷發(fā)生， 那么中斷服務(wù)程序就會(huì)以事 件的形式告訴任務(wù)， 而等待該事件的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就會(huì)馬上得以運(yùn)行； “系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間到所引 起的”事件其實(shí)也是硬件中斷導(dǎo)致的， 那就是系統(tǒng)定時(shí)器中斷

3、。 而“其它任務(wù)發(fā)送的事件”則是 由任務(wù)代碼自身決定的，這是完全的“軟事件”。不管“軟事件”還是“硬事件”，反正引起 uC/OS-II 任務(wù)切換的原因就是“事件”，所以用戶編寫應(yīng)用代碼的時(shí)候一定要體現(xiàn)出“事件驅(qū)動(dòng)的編程模型”2、uC/OS-II 的任務(wù)優(yōu)先級(jí)分配uC/OS-II 的任務(wù)優(yōu)先級(jí)分配需要按照不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體分析。比如，對(duì)實(shí)時(shí)性要求越高 的任務(wù)，則優(yōu)先級(jí)要越高。3、uC/OS-II 的軟件層次uC/OS-ll會(huì)直接操縱硬件，比如：任務(wù)切換代碼必然要保存和恢復(fù)CPU及協(xié)處理器的寄存器； uC/OS-II 的內(nèi)核時(shí)基時(shí)鐘就需要硬件定時(shí)器的中斷。BSP 就是“板極支持包”，它包括基于 u

4、C/OS-ll 而開發(fā)的事件驅(qū)動(dòng)模型、支持多任務(wù)的驅(qū) 動(dòng)程序，這些驅(qū)動(dòng)程序直接控制各個(gè)硬件模塊并利用uC/OS-ll 的系統(tǒng)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)多任務(wù)功能，它們應(yīng)該盡量避免應(yīng)用程序直接操縱硬件和uC/OS-ll內(nèi)核。BSP還應(yīng)該為應(yīng)用程序提供標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的API，以達(dá)到軟件層次分明、應(yīng)用軟件代碼可復(fù)用的目的。應(yīng)用程序就是用戶為具體應(yīng)用需要而開發(fā)的軟件， 它必須符合 uC/OS-ll 的編程模型， 即“事 件驅(qū)動(dòng)的編程模型”。應(yīng)用程序還應(yīng)該盡量避免直接控制硬件和直接調(diào)用uC/OS-ll 系統(tǒng)函數(shù)、變量，一個(gè)完善的 uC/OS-ll 系統(tǒng)是不需要應(yīng)用程序來針對(duì)具體硬件而設(shè)計(jì)的。也就是說， uC/OS-ll必須

5、擁有完備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，而驅(qū)動(dòng)程序和BSP共同提供完備、標(biāo)準(zhǔn)的API。4、uC/OS-ll 中使用互斥信號(hào)對(duì)象應(yīng)該注意互斥信號(hào)對(duì)象(Mutual Exclusion Semaphore) 簡(jiǎn)稱Mutex，是uC/OS-ll的內(nèi)核對(duì)象之一， 用于管理那些需要獨(dú)占訪問的資源，并使其適應(yīng)多任務(wù)環(huán)境。創(chuàng)建每一個(gè)Mutex，都需要指定一個(gè)空閑的優(yōu)先級(jí)號(hào)，這個(gè)優(yōu)先級(jí)號(hào)的優(yōu)先級(jí)必須比所有可能使用此 Mutex 的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)都高！uC/OS-ll 的 Mutex 實(shí)現(xiàn)原理大致如下：當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)A申請(qǐng)并得到了 Mutex，于是它獲得資源訪問權(quán)。如果此后有一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù) B開始運(yùn)行(此時(shí)任務(wù)A已經(jīng)被

6、剝奪)，而且也要求得到 Mutex，系統(tǒng)就會(huì)把任務(wù) A 的優(yōu)先級(jí)提高到 Mutex 所指定的優(yōu)先級(jí)。 由于此優(yōu)先級(jí)高于任何可能使用此 Mutex 的任務(wù)的優(yōu)先 級(jí)，所以任務(wù) A會(huì)馬上獲得 CPU控制權(quán)。一直到任務(wù) A釋放Mutex，任務(wù)A才回到它原有的優(yōu)先 級(jí)，這時(shí)任務(wù) B 就可以擁有該 Mutex 了。應(yīng)該注意的是：當(dāng)任務(wù) A得到Mutex后，就不要再等待其它內(nèi)核對(duì)象(諸如：信號(hào)量、郵箱、隊(duì)列、事件標(biāo)志等等)了，而應(yīng)該盡量快速的完成工作，釋放Mutex。否則，這樣的 Mutex就失去了作用，而且效果比直接使用信號(hào)量(Sem)更糟糕！雖然普通的信號(hào)量(Sem)也可以用于互斥訪問某獨(dú)占資源，但是

7、它可能引起“優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)”的問題。假設(shè)上面的例子使用的是Sem當(dāng)任務(wù)A得到Sem后，那么任務(wù)C(假設(shè)任務(wù)C的優(yōu)先級(jí)比A高，但比B低)就緒的話將獲得 CPU空制權(quán)，于是任務(wù) A和任務(wù)B都被剝奪CPU空制權(quán)。任 務(wù)C的優(yōu)先級(jí)比B低，卻優(yōu)先得到了 CPU而如果任務(wù)A是優(yōu)先級(jí)最低的任務(wù)，那么它就要等到 所有比它優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)都掛起之后才會(huì)擁有CPU，那么任務(wù)B(優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù))跟著它一起倒霉！這就是優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題，這是違背“基于優(yōu)先級(jí)的搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”原則的！綜上所述，uC/OS-II中多個(gè)任務(wù)訪問獨(dú)占資源時(shí)，最好使用Mutex，但是Mutex是比較消耗CPU時(shí)間和內(nèi)存的。如果某高優(yōu)先級(jí)的任

8、務(wù)要使用獨(dú)占資源，但是不在乎久等的情況下，就可以使用Sem，因?yàn)镾em是最高效最省內(nèi)存的內(nèi)核對(duì)象。5、uC/OS-II 應(yīng)用程序調(diào)用 OSSchedLock() 和 OSSchedUnlock() 函數(shù)應(yīng)注意uC/OS-II 的 OSSchedLock() 和 OSSchedUnlock() 函數(shù)允許應(yīng)用程序鎖定當(dāng)前任務(wù)不被其它任 務(wù)搶占。使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是：當(dāng)你調(diào)用了 OSSchedLock() 之后，而在調(diào)用 OSSchedUnlock() 之 前，千萬不要再調(diào)用諸如 OSFlagPend() 、 OSMboxPend()、 OSMutexPend() 、 OSQPend()、 OSSem

9、Pend() 之類的事件等待函數(shù)！而且應(yīng)當(dāng)確保 OSSchedLock() 和 OSSchedUnlock() 函數(shù)成對(duì)出現(xiàn)，特別是在有些分支條件語(yǔ)句中，要考慮各種分支情況，不要有遺漏！需要一并提醒用戶的是：當(dāng)您調(diào)用開關(guān)中斷函數(shù)OS_ENTER_CRITICAL(和OS_EXIT_CRITICAL() 時(shí)也要確保成對(duì)出現(xiàn)， 否則系統(tǒng)將可能崩潰！ 不過，在 OS_ENTER_CRITICAL() 和 OS_EXIT_CRITICAL()函數(shù)之間調(diào)用 OSFIagPend()、OSMboxPend()、OSMutexPend()、OSQPend()、 OSSemPe nd(之類的事件等待函數(shù)是允許

10、的。6、uC/OS-II 驅(qū)動(dòng)程序編寫規(guī)范，特別推薦首先應(yīng)該闡明的是， 我們這里討論的是“驅(qū)動(dòng)程序”， 而不是“中斷服務(wù)程序”， 這兩個(gè)詞語(yǔ)往往被用戶混淆。(1) 中斷服務(wù)程序指那種硬件中斷一旦發(fā)生，就會(huì)立即被硬件中斷空制器調(diào)用的一小段程序，它的操作追求簡(jiǎn)單明了，越快速越精簡(jiǎn)就越好。(2) 驅(qū)動(dòng)程序是指封裝了某種硬件操作細(xì)節(jié)的函數(shù)集，它提供給應(yīng)用程序的是統(tǒng)一、 標(biāo)準(zhǔn)、 清晰、易用的 API。對(duì)于中斷服務(wù)程序的編寫， 往往與驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)。 比如驅(qū)動(dòng)程序提供異步操作的功 能，那么就需要中斷服務(wù)程序?yàn)樗鼫?zhǔn)備緩沖區(qū)和一個(gè)結(jié)構(gòu)體， 并且中斷服務(wù)程序會(huì)依照這個(gè)結(jié)構(gòu) 體的成員參數(shù)自動(dòng)完成所要求的操作

11、。又如，串口（UART）中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)有兩種：基于數(shù)據(jù)包傳輸和基于單字節(jié)傳輸， 前者適用于以數(shù)據(jù)包為單位的通信程序， 而后者適用于如超級(jí)終端這樣的應(yīng)用程序。如果在一個(gè)系統(tǒng)中， 要求使用同一個(gè)硬件設(shè)備完成幾種不同的操作方式，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)通用的驅(qū)動(dòng)程序，而該驅(qū)動(dòng)程序可以根據(jù)需要安裝各種針對(duì)性很強(qiáng)的中斷服務(wù)程序。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)， 特別需要注意的是， 某些外設(shè)的操作往往以一個(gè)連續(xù)而嚴(yán)格的時(shí)序作為原子操作，比如用 I/O端口來訪問DS1302、24C01、LM75A等等。在這類設(shè)備的操作過程中，不 允許有其它任務(wù)來控制對(duì)應(yīng)的 I/O 端口， 否則會(huì)引起數(shù)據(jù)錯(cuò)誤甚至器件損壞。 所以， 這種設(shè)備的 驅(qū)動(dòng)程序都