和其它內(nèi)核一樣，μC/OS-Ⅱ為了處理臨界段代碼需要關中斷，處理完畢后再開中斷。這使得μC/OS-Ⅱ能夠避免同時有其它任務或中斷服務進入臨界段代碼。關中斷的時間是實時內(nèi)核開發(fā)商應提供的最重要的指標之一，因為這個指標影響用戶系統(tǒng)對實時事件的響應性。μC/OS-Ⅱ努力使關中斷時間降至最短，但就使用μC/OS-Ⅱ而言，關中斷的時間很大程度上取決于微處理器的架構(gòu)以及編譯器所生成的代碼質(zhì)量。

微處理器一般都有關中斷/開中斷指令，用戶使用的C語言編譯器必須有某種機制能夠在C中直接實現(xiàn)關中斷/開中斷地操作。某些C編譯器允許在用戶的C源代碼中插入?yún)R編語言的語句。這使得插入微處理器指令來關中斷/開中斷很容易實現(xiàn)。而有的編譯器把從C語言中關中斷/開中斷放在語言的擴展部分。μC/OS-Ⅱ定義兩個宏(macros)來關中斷和開中斷，以便避開不同C編譯器廠商選擇不同的方法來處理關中斷和開中斷。μC/OS-Ⅱ中的這兩個宏調(diào)用分別是：OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()。因為這兩個宏的定義取決于所用的微處理器，故在文件OS_CPU.H中可以找到相應宏定義。每種微處理器都有自己的OS_CPU.H文件。

4.
任務

一個任務通常是一個無限的循環(huán)[L3.1(2)]，如程序清單3.1所示。一個任務看起來像其它C的函數(shù)一樣，有函數(shù)返回類型，有形式參數(shù)變量，但是任務是絕不會返回的。故返回參數(shù)必須定義成void[L3.1(1)]。

程序清單 L3.1 任務是一個無限循環(huán)

void YourTask (void *pdata) (1)

{

for (;;) { (2)

/* 用戶代碼 */

調(diào)用uC/OS-II的某種系統(tǒng)服務:

OSMboxPend();

OSQPend();

OSSemPend();

OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);

OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);

OSTimeDly();

OSTimeDlyHMSM();

/* 用戶代碼 */

}

不同的是，當任務完成以后，任務可以自我刪除，如清單L3.2所示。注意任務代碼并非真的刪除了，μC/OS-Ⅱ只是簡單地不再理會這個任務了，這個任務的代碼也不會再運行，如果任務調(diào)用了OSTaskDel()，這個任務絕不會返回什么。

程序清單 L 3.2 . 任務完成后自我刪除

void YourTask (void *pdata)

{

/* 用戶代碼 */

OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);

}

形式參數(shù)變量[L3.1(1)]是由用戶代碼在第一次執(zhí)行的時候帶入的。請注意，該變量的類型是一個指向void的指針。這是為了允許用戶應用程序傳遞任何類型的數(shù)據(jù)給任務。這個指針好比一輛萬能的車子，如果需要的話，可以運載一個變量的地址，或一個結(jié)構(gòu)，甚至是一個函數(shù)的地址。也可以建立許多相同的任務，所有任務都使用同一個函數(shù)（或者說是同一個任務代碼程序）, 見第一章的例1。例如，用戶可以將四個串行口安排成每個串行口都是一個單獨的任務,而每個任務的代碼實際上是相同的。并不需要將代碼復制四次，用戶可以建立一個任務，向這個任務傳入一個指向某數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針變量，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義串行口的參數(shù)（波特率、I/O口地址、中斷向量號等）。

μC/OS-Ⅱ可以管理多達64個任務，但目前版本的μC/OS-Ⅱ有兩個任務已經(jīng)被系統(tǒng)占用了。作者保留了優(yōu)先級為0、1、2、3、OS_LOWEST_PRIO-3、OS_LOWEST_PRI0-2，OS_LOWEST_PRI0-1以及OS_LOWEST_PRI0這8個任務以被將來使用。OS_LOWEST_PRI0是作為定義的常數(shù)在OS_CFG.H文件中用定義常數(shù)語句#define constant定義的。因此用戶可以有多達56個應用任務。必須給每個任務賦以不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級可以從0到OS_LOWEST_PR10-2。優(yōu)先級號越低，任務的優(yōu)先級越高。μC/OS-Ⅱ總是運行進入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務。目前版本的μC/OS-Ⅱ中，任務的優(yōu)先級號就是任務編號（ID）。優(yōu)先級號（或任務的ID號）也被一些內(nèi)核服務函數(shù)調(diào)用，如改變優(yōu)先級函數(shù)OSTaskChangePrio()，以及任務刪除函數(shù)OSTaskDel()。

為了使μC/OS-Ⅱ能管理用戶任務，用戶必須在建立一個任務的時候，將任務的起始地址與其它參數(shù)一起傳給下面兩個函數(shù)中的一個：OSTastCreat或OSTaskCreatExt()。OSTaskCreateExt()是OSTaskCreate()的擴展，擴展了一些附加的功能。，這兩個函數(shù)的解釋見第四章，任務管理。

4.
任務狀態(tài)

圖3.1是μC/OS-Ⅱ控制下的任務狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。在任一給定的時刻，任務的狀態(tài)一定是在這五種狀態(tài)之一。

睡眠態(tài)（DORMANT）指任務駐留在程序空間之中，還沒有交給μC/OS-Ⅱ管理，（見程序清單L3.1或L3.2）。把任務交給μC/OS-Ⅱ是通過調(diào)用下述兩個函數(shù)之一：OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()。當任務一旦建立，這個任務就進入就緒態(tài)準備運行。任務的建立可以是在多任務運行開始之前，也可以是動態(tài)地被一個運行著的任務建立。如果一個任務是被另一個任務建立的，而這個任務的優(yōu)先級高于建立它的那個任務，則這個剛剛建立的任務將立即得到CPU的控制權(quán)。一個任務可以通過調(diào)用OSTaskDel()返回到睡眠態(tài)，或通過調(diào)用該函數(shù)讓另一個任務進入睡眠態(tài)。

調(diào)用OSStart()可以啟動多任務。OSStart()函數(shù)運行進入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務。就緒的任務只有當所有優(yōu)先級高于這個任務的任務轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，或者是被刪除了，才能進入運行態(tài)。

圖3.1 任務的狀態(tài)

正在運行的任務可以通過調(diào)用兩個函數(shù)之一將自身延遲一段時間，這兩個函數(shù)是OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()。這個任務于是進入等待狀態(tài)，等待這段時間過去，下一個優(yōu)先級最高的、并進入了就緒態(tài)的任務立刻被賦予了CPU的控制權(quán)。等待的時間過去以后，系統(tǒng)服務函數(shù)OSTimeTick()使延遲了的任務進入就緒態(tài)（見3.10節(jié)，時鐘節(jié)拍）。

正在運行的任務期待某一事件的發(fā)生時也要等待，手段是調(diào)用以下3個函數(shù)之一：OSSemPend()，OSMboxPend()，或OSQPend()。調(diào)用后任務進入了等待狀態(tài)（WAITING）。當任務因等待事件被掛起（Pend），下一個優(yōu)先級最高的任務立即得到了CPU的控制權(quán)。當事件發(fā)生了，被掛起的任務進入就緒態(tài)。事件發(fā)生的報告可能來自另一個任務，也可能來自中斷服務子程序。

正在運行的任務是可以被中斷的，除非該任務將中斷關了，或者μC/OS-Ⅱ?qū)⒅袛嚓P了。被中斷了的任務就進入了中斷服務態(tài)（ISR）。響應中斷時，正在執(zhí)行的任務被掛起，中斷服務子程序控制了CPU的使用權(quán)。中斷服務子程序可能會報告一個或多個事件的發(fā)生，而使一個或多個任務進入就緒態(tài)。在這種情況下，從中斷服務子程序返回之前，μC/OS-Ⅱ要判定，被中斷的任務是否還是就緒態(tài)任務中優(yōu)先級最高的。如果中斷服務子程序使一個優(yōu)先級更高的任務進入了就緒態(tài)，則新進入就緒態(tài)的這個優(yōu)先級更高的任務將得以運行，否則原來被中斷了的任務才能繼續(xù)運行。

當所有的任務都在等待事件發(fā)生或等待延遲時間結(jié)束，μC/OS-Ⅱ執(zhí)行空閑任務（idle task），執(zhí)行OSTaskIdle()函數(shù)。

4.
任務控制塊（Task Control Blocks, OS_TCBs）

一旦任務建立了，任務控制塊OS_TCBs將被賦值（程序清單3.3）。任務控制塊是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當任務的CPU使用權(quán)被剝奪時，μC/OS-Ⅱ用它來保存該任務的狀態(tài)。當任務重新得到CPU使用權(quán)時，任務控制塊能確保任務從當時被中斷的那一點絲毫不差地繼續(xù)執(zhí)行。OS_TCBs全部駐留在RAM中。讀者將會注意到筆者在組織這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，考慮到了各成員的邏輯分組。任務建立的時候，OS_TCBs就被初始化了（見第四章任務管理）。

程序清單 L 3.3 μC/OS-II任務控制塊.

typedef struct os_tcb {

OS_STK *OSTCBStkPtr;

#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN

void *OSTCBExtPtr;

OS_STK *OSTCBStkBottom;

INT32U OSTCBStkSize;

INT16U OSTCBOpt;

INT16U OSTCBId;

#endif

struct os_tcb *OSTCBNext;

struct os_tcb *OSTCBPrev;

#if (OS_Q_EN && (OS_MAX_QS >= 2)) || OS_MBOX_EN || OS_SEM_EN

OS_EVENT *OSTCBEventPtr;

#endif

#if (OS_Q_EN && (OS_MAX_QS >= 2)) || OS_MBOX_EN

void *OSTCBMsg;

#endif

INT16U OSTCBDly;

INT8U OSTCBStat;

INT8U OSTCBPrio;

INT8U OSTCBX;

INT8U OSTCBY;

INT8U OSTCBBitX;

INT8U OSTCBBitY;

#if OS_TASK_DEL_EN

BOOLEAN OSTCBDelReq;

#endif

} OS_TCB;

.OSTCBStkPtr是指向當前任務棧頂?shù)闹羔槨＆藽/OS-Ⅱ允許每個任務有自己的棧，尤為重要的是，每個任務的棧的容量可以是任意的。有些商業(yè)內(nèi)核要求所有任務棧的容量都一樣，除非用戶寫一個復雜的接口函數(shù)來改變之。這種限制浪費了RAM，當各任務需要的棧空間不同時，也得按任務中預期棧容量需求最多的來分配棧空間。OSTCBStkPtr是OS_TCB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中唯一的一個能用匯編語言來處置的變量（在任務切換段的代碼Context-switching code之中，）把OSTCBStkPtr放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最前面，使得從匯編語言中處理這個變量時較為容易。

.OSTCBExtPtr 指向用戶定義的任務控制塊擴展。用戶可以擴展任務控制塊而不必修改μC/OS-Ⅱ的源代碼。.OSTCBExtPtr只在函數(shù)OstaskCreateExt()中使用，故使用時要將OS_TASK_CREAT_EN設為1，以允許建立任務函數(shù)的擴展。例如用戶可以建立一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含每個任務的名字，或跟蹤某個任務的執(zhí)行時間，或者跟蹤切換到某個任務的次數(shù)（見例3）。注意，筆者將這個擴展指針變量放在緊跟著堆棧指針的位置，為的是當用戶需要在匯編語言中處理這個變量時，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的頭上算偏移量比較方便。

.OSTCBStkBottom是指向任務棧底的指針。如果微處理器的棧指針是遞減的，即棧存儲器從高地址向低地址方向分配，則OSTCBStkBottom指向任務使用的棧空間的最低地址。類似地，如果微處理器的棧是從低地址向高地址遞增型的，則OSTCBStkBottom指向任務可以使用的棧空間的最高地址。函數(shù)OSTaskStkChk()要用到變量OSTCBStkBottom，在運行中檢驗棧空間的使用情況。用戶可以用它來確定任務實際需要的棧空間。這個功能只有當用戶在任務建立時允許使用OSTaskCreateExt()函數(shù)時才能實現(xiàn)。這就要求用戶將OS_TASK_CREATE_EXT_EN設為1，以便允許該功能。

.OSTCBStkSize存有棧中可容納的指針元數(shù)目而不是用字節(jié)（Byte）表示的棧容量總數(shù)。也就是說，如果棧中可以保存1,000個入口地址，每個地址寬度是32位的，則實際棧容量是4,000字節(jié)。同樣是1,000個入口地址，如果每個地址寬度是16位的，則總棧容量只有2,000字節(jié)。在函數(shù)OSStakChk()中要調(diào)用OSTCBStkSize。同理，若使用該函數(shù)的話，要將OS_TASK_CREAT_EXT_EN設為1。

.OSTCBOpt把“選擇項”傳給OSTaskCreateExt()，只有在用戶將OS_TASK_CREATE_EXT_EN設為1時，這個變量才有效。μC/OS-Ⅱ目前只支持3個選擇項（見uCOS_II.H）：OS_TASK_OTP_STK_CHK, OS_TASK_OPT_STK_CLR和OS_TASK_OPT_SAVE_FP。 OS_TASK_OTP_STK_CHK 用于告知TaskCreateExt()，在任務建立的時候任務棧檢驗功能得到了允許。OS_TASK_OPT_STK_CLR表示任務建立的時候任務棧要清零。只有在用戶需要有棧檢驗功能時，才需要將棧清零。如果不定義OS_TASK_OPT_STK_CLR，而后又建立、刪除了任務，棧檢驗功能報告的棧使用情況將是錯誤的。如果任務一旦建立就決不會被刪除，而用戶初始化時，已將RAM清過零，則OS_TASK_OPT_STK_CLR不需要再定義，這可以節(jié)約程序執(zhí)行時間。傳遞了OS_TASK_OPT_STK_CLR將增加TaskCreateExt()函數(shù)的執(zhí)行時間，因為要將棧空間清零。棧容量越大，清零花的時間越長。最后一個選擇項OS_TASK_OPT_SAVE_FP通知TaskCreateExt()，任務要做浮點運算。如果微處理器有硬件的浮點協(xié)處理器，則所建立的任務在做任務調(diào)度切換時，浮點寄存器的內(nèi)容要保存。

.OSTCBId用于存儲任務的識別碼。這個變量現(xiàn)在沒有使用，留給將來擴展用。

.OSTCBNext和.OSTCBPrev用于任務控制塊OS_TCBs的雙重鏈接，該鏈表在時鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimeTick()中使用，用于刷新各個任務的任務延遲變量.OSTCBDly，每個任務的任務控制塊OS_TCB在任務建立的時候被鏈接到鏈表中，在任務刪除的時候從鏈表中被刪除。雙重連接的鏈表使得任一成員都能被快速插入或刪除。

.OSTCBEventPtr是指向事件控制塊的指針，后面的章節(jié)中會有所描述（見第6章任務間通訊與同步）。

.OSTCBMsg是指向傳給任務的消息的指針。用法將在后面的章節(jié)中提到（見第6章任務間通訊與同步）。

.OSTCBDly當需要把任務延時若干時鐘節(jié)拍時要用到這個變量，或者需要把任務掛起一段時間以等待某事件的發(fā)生，這種等待是有超時限制的。在這種情況下，這個變量保存的是任務允許等待事件發(fā)生的最多時鐘節(jié)拍數(shù)。如果這個變量為0，表示任務不延時，或者表示等待事件發(fā)生的時間沒有限制。

.OSTCBStat是任務的狀態(tài)字。當.OSTCBStat為0，任務進入就緒態(tài)。可以給.OSTCBStat賦其它的值，在文件uCOS_II.H中有關于這個值的描述。

.OSTCBPrio是任務優(yōu)先級。高優(yōu)先級任務的.OSTCBPrio值小。也就是說，這個值越小，任務的優(yōu)先級越高。

.OSTCBX, .OSTCBY, .OSTCBBitX和 .OSTCBBitY用于加速任務進入就緒態(tài)的過程或進入等待事件發(fā)生狀態(tài)的過程（避免在運行中去計算這些值）。這些值是在任務建立時算好的，或者是在改變?nèi)蝿諆?yōu)先級時算出的。這些值的算法見程序清單L3.4。

程序清單 L 3.4 任務控制塊OS_TCB中幾個成員的算法
OSTCBY	= priority >> 3;
OSTCBBitY	= OSMapTbl[priority >> 3];
OSTCBX	= priority & 0x07;
OSTCBBitX	= OSMapTbl[priority & 0x07];

.OSTCBDelReq是一個布爾量，用于表示該任務是否需要刪除，用法將在后面的章節(jié)中描述（見第4章任務管理）

應用程序中可以有的最多任務數(shù)（OS_MAX_TASKS）是在文件OS_CFG.H中定義的。這個最多任務數(shù)也是μC/OS-Ⅱ分配給用戶程序的最多任務控制塊OS_TCBs的數(shù)目。將OS_MAX_TASKS的數(shù)目設置為用戶應用程序?qū)嶋H需要的任務數(shù)可以減小RAM的需求量。所有的任務控制塊OS_TCBs都是放在任務控制塊列表數(shù)組OSTCBTbl[]中的。請注意，μC/OS-Ⅱ分配給系統(tǒng)任務OS_N_SYS_TASKS若干個任務控制塊，見文件μC/OS-Ⅱ.H，供其內(nèi)部使用。目前，一個用于空閑任務，另一個用于任務統(tǒng)計（如果OS_TASK_STAT_EN是設為1的）。在μC/OS-Ⅱ初始化的時候，如圖3.2所示，所有任務控制塊OS_TCBs被鏈接成單向空任務鏈表。當任務一旦建立，空任務控制塊指針OSTCBFreeList指向的任務控制塊便賦給了該任務，然后OSTCBFreeList的值調(diào)整為指向下鏈表中下一個空的任務控制塊。一旦任務被刪除，任務控制塊就還給空任務鏈表。

圖3.2 空任務列表

4.
就緒表（Ready List）

每個任務被賦予不同的優(yōu)先級等級，從0級到最低優(yōu)先級OS_LOWEST_PR1O，包括0和OS_LOWEST_PR1O在內(nèi)（見文件OS_CFG.H）。當μC/OS-Ⅱ初始化的時候，最低優(yōu)先級OS_LOWEST_PR1O總是被賦給空閑任務idle task。注意，最多任務數(shù)目OS_MAX_TASKS和最低優(yōu)先級數(shù)是沒有關系的。用戶應用程序可以只有10個任務，而仍然可以有32個優(yōu)先級的級別（如果用戶將最低優(yōu)先級數(shù)設為31的話）。

每個任務的就緒態(tài)標志都放入就緒表中的，就緒表中有兩個變量OSRedyGrp和OSRdyTbl[]。在OSRdyGrp中，任務按優(yōu)先級分組，8個任務為一組。OSRdyGrp中的每一位表示8組任務中每一組中是否有進入就緒態(tài)的任務。任務進入就緒態(tài)時，就緒表OSRdyTbl[]中的相應元素的相應位也置位。就緒表OSRdyTbl[]數(shù)組的大小取決于OS_LOWEST_PR1O(見文件OS_CFG.H)。當用戶的應用程序中任務數(shù)目比較少時，減少OS_LOWEST_PR1O的值可以降低μC/OS-Ⅱ?qū)AM（數(shù)據(jù)空間）的需求量。

為確定下次該哪個優(yōu)先級的任務運行了，內(nèi)核調(diào)度器總是將OS_LOWEST_PR1O在就緒表中相應字節(jié)的相應位置1。OSRdyGrp和OSRdyTbl[]之間的關系見圖3.3，是按以下規(guī)則給出的：

當OSRdyTbl[0]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第0位置1，

當OSRdyTbl[1]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第1位置1，

當OSRdyTbl[2]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第2位置1，

當OSRdyTbl[3]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第3位置1，

當OSRdyTbl[4]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第4位置1，

當OSRdyTbl[5]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第5位置1，

當OSRdyTbl[6]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第6位置1，

當OSRdyTbl[7]中的任何一位是1時，OSRdyGrp的第7位置1，

程序清單3.5中的代碼用于將任務放入就緒表。Prio是任務的優(yōu)先級。

程序清單 L3.5 使任務進入就緒態(tài)

OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3];

OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07];

表 T3.1 OSMapTbl[]的值
Index	Bit Mask (Binary)
0	00000001
1	00000010
2	00000100
3	00001000
4	00010000
5	00100000
6	01000000
7	10000000

讀者可以看出，任務優(yōu)先級的低三位用于確定任務在總就緒表OSRdyTbl[]中的所在位。接下去的三位用于確定是在OSRdyTbl[]數(shù)組的第幾個元素。OSMapTbl[]是在ROM中的（見文件OS_CORE.C）屏蔽字，用于限制OSRdyTbl[]數(shù)組的元素下標在0到7之間，見表3.1

圖3.3μC/OS-Ⅱ就緒表

如果一個任務被刪除了，則用程序清單3.6中的代碼做求反處理。

程序清單 L3.6 從就緒表中刪除一個任務

if ((OSRdyTbl[prio >> 3] &= ~OSMapTbl[prio & 0x07]) == 0)

OSRdyGrp &= ~OSMapTbl[prio >> 3];

以上代碼將就緒任務表數(shù)組OSRdyTbl[]中相應元素的相應位清零，而對于OSRdyGrp，只有當被刪除任務所在任務組中全組任務一個都沒有進入就緒態(tài)時，才將相應位清零。也就是說OSRdyTbl[prio>>3]所有的位都是零時，OSRdyGrp的相應位才清零。為了找到那個進入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務，并不需要從OSRdyTbl[0]開始掃描整個就緒任務表，只需要查另外一張表，即優(yōu)先級判定表OSUnMapTbl([256])(見文件OS_CORE.C)。OSRdyTbl[]中每個字節(jié)的8位代表這一組的8個任務哪些進入就緒態(tài)了，低位的優(yōu)先級高于高位。利用這個字節(jié)為下標來查OSUnMapTbl這張表，返回的字節(jié)就是該組任務中就緒態(tài)任務中優(yōu)先級最高的那個任務所在的位置。這個返回值在0到7之間。確定進入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務是用以下代碼完成的，如程序清單L3.7所示。

程序清單 L3.7 找出進入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務

y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];

x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];

prio = (y << 3) + x;

例如，如果OSRdyGrp的值為二進制01101000，查OSUnMapTbl[OSRdyGrp]得到的值是3，它相應于OSRdyGrp中的第3位bit3，這里假設最右邊的一位是第0位bit0。類似地，如果OSRdyTbl[3]的值是二進制11100100,則OSUnMapTbl[OSRdyTbc[3]]的值是2，即第2位。于是任務的優(yōu)先級Prio就等于26（3*8+2）。利用這個優(yōu)先級的值。查任務控制塊優(yōu)先級表OSTCBPrioTbl[]，得到指向相應任務的任務控制塊OS_TCB的工作就完成了。

4.
任務調(diào)度（Task Scheduling）

μC/OS-Ⅱ總是運行進入就緒態(tài)任務中優(yōu)先級最高的那一個。確定哪個任務優(yōu)先級最高，下面該哪個任務運行了的工作是由調(diào)度器（Scheduler）完成的。任務級的調(diào)度是由函數(shù)OSSched()完成的。中斷級的調(diào)度是由另一個函數(shù)OSIntExt()完成的，這個函數(shù)將在以后描述。OSSched()的代碼如程序清單L3.8所示。

程序清單 L3.8 任務調(diào)度器（the Task Scheduler）

void OSSched (void)

{

INT8U y;

OS_ENTER_CRITICAL();

if ((OSLockNesting | OSIntNesting) == 0) { (1)

y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; (2)

OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]); (2)

if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) { (3)

OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy]; (4)

OSCtxSwCtr++; (5)

OS_TASK_SW(); (6)

}

OS_EXIT_CRITICAL();

}

μC/OS-Ⅱ任務調(diào)度所花的時間是常數(shù)，與應用程序中建立的任務數(shù)無關。如程序清單中[L3.8(1)]條件語句的條件不滿足，任務調(diào)度函數(shù)OSSched()將退出，不做任務調(diào)度。這個條件是：如果在中斷服務子程序中調(diào)用OSSched()，此時中斷嵌套層數(shù)OSIntNesting>0，或者由于用戶至少調(diào)用了一次給任務調(diào)度上鎖函數(shù)OSSchedLock()，使OSLockNesting>0。如果不是在中斷服務子程序調(diào)用OSSched()，并且任務調(diào)度是允許的，即沒有上鎖，則任務調(diào)度函數(shù)將找出那個進入就緒態(tài)且優(yōu)先級最高的任務[L3.8(2)]，進入就緒態(tài)的任務在就緒任務表中有相應的位置位。一旦找到那個優(yōu)先級最高的任務，OSSched()檢驗這個優(yōu)先級最高的任務是不是當前正在運行的任務，以此來避免不必要的任務調(diào)度[L3.8(3)]。注意，在μC/OS中曾經(jīng)是先得到OSTCBHighRdy然后和OSTCBCur做比較。因為這個比較是兩個指針型變量的比較，在8位和一些16位微處理器中這種比較相對較慢。而在μC/OS-Ⅱ中是兩個整數(shù)的比較。并且，除非用戶實際需要做任務切換，在查任務控制塊優(yōu)先級表OSTCBPrioTbl[]時，不需要用指針變量來查OSTCBHighRdy。綜合這兩項改進，即用整數(shù)比較代替指針的比較和當需要任務切換時再查表，使得μC/OS-Ⅱ比μC/OS在8位和一些16位微處理器上要更快一些。

為實現(xiàn)任務切換，OSTCBHighRdy必須指向優(yōu)先級最高的那個任務控制塊OS_TCB，這是通過將以OSPrioHighRdy為下標的OSTCBPrioTbl[]數(shù)組中的那個元素賦給OSTCBHighRdy來實現(xiàn)的[L3.8(4)]。接著，統(tǒng)計計數(shù)器OSCtxSwCtr加1，以跟蹤任務切換次數(shù)[L3.8(5)]。最后宏調(diào)用OS_TASK_SW()來完成實際上的任務切換[L3.8(6)]。

任務切換很簡單，由以下兩步完成，將被掛起任務的微處理器寄存器推入堆棧，然后將較高優(yōu)先級的任務的寄存器值從棧中恢復到寄存器中。在μC/OS-Ⅱ中，就緒任務的棧結(jié)構(gòu)總是看起來跟剛剛發(fā)生過中斷一樣，所有微處理器的寄存器都保存在棧中。換句話說，μC/OS-Ⅱ運行就緒態(tài)的任務所要做的一切，只是恢復所有的CPU寄存器并運行中斷返回指令。為了做任務切換，運行OS_TASK_SW(),人為模仿了一次中斷。多數(shù)微處理器有軟中斷指令或者陷阱指令TRAP來實現(xiàn)上述操作。中斷服務子程序或陷阱處理（Trap hardler），也稱作事故處理（exception handler），必須提供中斷向量給匯編語言函數(shù)OSCtxSw()。OSCtxSw()除了需要OS_TCBHighRdy指向即將被掛起的任務，還需要讓當前任務控制塊OSTCBCur指向即將被掛起的任務，參見第8章，移植μC/OS-Ⅱ，有關于OSCtxSw()的更詳盡的解釋。

OSSched()的所有代碼都屬臨界段代碼。在尋找進入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務過程中，為防止中斷服務子程序把一個或幾個任務的就緒位置位，中斷是被關掉的。為縮短切換時間，OSSched()全部代碼都可以用匯編語言寫。為增加可讀性，可移植性和將匯編語言代碼最少化，OSSched()是用C寫的。

4.
給調(diào)度器上鎖和開鎖(Locking and UnLocking the Scheduler)

給調(diào)度器上鎖函數(shù)OSSchedlock()（程序清單L3.9）用于禁止任務調(diào)度，直到任務完成后調(diào)用給調(diào)度器開鎖函數(shù)OSSchedUnlock()為止，（程序清單L3.10）。調(diào)用OSSchedlock()的任務保持對CPU的控制權(quán)，盡管有個優(yōu)先級更高的任務進入了就緒態(tài)。然而，此時中斷是可以被識別的，中斷服務也能得到（假設中斷是開著的）。OSSchedlock()和OSSchedUnlock()必須成對使用。變量OSLockNesting跟蹤OSSchedLock()函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)，以允許嵌套的函數(shù)包含臨界段代碼，這段代碼其它任務不得干預。μC/OS-Ⅱ允許嵌套深度達255層。當OSLockNesting等于零時，調(diào)度重新得到允許。函數(shù)OSSchedLock()和OSSchedUnlock()的使用要非常謹慎，因為它們影響μC/OS-Ⅱ?qū)θ蝿盏恼９芾怼?/span>

當OSLockNesting減到零的時候，OSSchedUnlock()調(diào)用OSSched[L3.10(2)]。OSSchedUnlock()是被某任務調(diào)用的，在調(diào)度器上鎖的期間，可能有什么事件發(fā)生了并使一個更高優(yōu)先級的任務進入就緒態(tài)。

調(diào)用OSSchedLock()以后，用戶的應用程序不得使用任何能將現(xiàn)行任務掛起的系統(tǒng)調(diào)用。也就是說，用戶程序不得調(diào)用OSMboxPend()、OSQPend()、OSSemPend()、OSTaskSuspend(OS_PR1O_SELF)、OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM(),直到OSLockNesting回零為止。因為調(diào)度器上了鎖，用戶就鎖住了系統(tǒng)，任何其它任務都不能運行。

當?shù)蛢?yōu)先級的任務要發(fā)消息給多任務的郵箱、消息隊列、信號量時(見第6章任務間通訊和同步)，用戶不希望高優(yōu)先級的任務在郵箱、隊列和信號量沒有得到消息之前就取得了CPU的控制權(quán)，此時，用戶可以使用禁止調(diào)度器函數(shù)。

程序清單 L3.9 給調(diào)度器上鎖

void OSSchedLock (void)

{

if (OSRunning == TRUE) {

OS_ENTER_CRITICAL();

OSLockNesting++;

OS_EXIT_CRITICAL();

}

程序清單 L3.10 給調(diào)度器開鎖.

void OSSchedUnlock (void)

{

if (OSRunning == TRUE) {

OS_ENTER_CRITICAL();

if (OSLockNesting > 0) {

OSLockNesting--;

if ((OSLockNesting | OSIntNesting) == 0) { (1)

OS_EXIT_CRITICAL();

OSSched(); (2)

} else {

OS_EXIT_CRITICAL();

}

} else {

OS_EXIT_CRITICAL();

}

4.
空閑任務(Idle Task)

μC/OS-Ⅱ總是建立一個空閑任務，這個任務在沒有其它任務進入就緒態(tài)時投入運行。這個空閑任務[OSTaskIdle()]永遠設為最低優(yōu)先級，即OS_LOWEST_PRI0。空閑任務OSTaskIdle()什么也不做，只是在不停地給一個32位的名叫OSIdleCtr的計數(shù)器加1，統(tǒng)計任務（見3.08節(jié)，統(tǒng)計任務）使用這個計數(shù)器以確定現(xiàn)行應用軟件實際消耗的CPU時間。程序清單L3.11是空閑任務的代碼。在計數(shù)器加1前后，中斷是先關掉再開啟的，因為8位以及大多數(shù)16位微處理器的32位加1需要多條指令，要防止高優(yōu)先級的任務或中斷服務子程序從中打入。空閑任務不可能被應用軟件刪除。

程序清單 L3.11 μC/OS-Ⅱ的空閑任務.

void OSTaskIdle (void *pdata)

{

pdata = pdata;

for (;;) {

OS_ENTER_CRITICAL();

OSIdleCtr++;

OS_EXIT_CRITICAL();

}

4.
統(tǒng)計任務

μC/OS-Ⅱ有一個提供運行時間統(tǒng)計的任務。這個任務叫做OSTaskStat(),如果用戶將系統(tǒng)定義常數(shù)OS_TASK_STAT_EN（見文件OS_CFG.H）設為1，這個任務就會建立。一旦得到了允許，OSTaskStat()每秒鐘運行一次（見文件OS_CORE.C），計算當前的CPU利用率。換句話說，OSTaskStat()告訴用戶應用程序使用了多少CPU時間，用百分比表示，這個值放在一個有符號8位整數(shù)OSCPUsage中，精讀度是1個百分點。

如果用戶應用程序打算使用統(tǒng)計任務，用戶必須在初始化時建立一個唯一的任務，在這個任務中調(diào)用OSStatInit()（見文件OS_CORE.C）。換句話說，在調(diào)用系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStart()之前，用戶初始代碼必須先建立一個任務，在這個任務中調(diào)用系統(tǒng)統(tǒng)計初始化函數(shù)OSStatInit()，然后再建立應用程序中的其它任務。程序清單L3.12是統(tǒng)計任務的示意性代碼。

程序清單 L3.12 初始化統(tǒng)計任務.

void main (void)

{

OSInit(); /* 初始化uC/OS-II (1)*/

/* 安裝uC/OS-II的任務切換向量 */

/* 創(chuàng)建用戶起始任務(為了方便討論，這里以TaskStart()作為起始任務) (2)*/

OSStart(); /* 開始多任務調(diào)度 (3)*/

}

void TaskStart (void *pdata)

{

/* 安裝并啟動uC/OS-II的時鐘節(jié)拍 (4)*/

OSStatInit(); /* 初始化統(tǒng)計任務 (5)*/

/* 創(chuàng)建用戶應用程序任務 */

for (;;) {

/* 這里是TaskStart()的代碼! */

}

因為用戶的應用程序必須先建立一個起始任務[TaskStart（）]，當主程序main()調(diào)用系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStcnt()的時候，μC/OS-Ⅱ只有3個要管理的任務：TaskStart()、OSTaskIdle()和OSTaskStat()。請注意，任務TaskStart()的名稱是無所謂的，叫什么名字都可以。因為μC/OS-Ⅱ已經(jīng)將空閑任務的優(yōu)先級設為最低，即OS_LOWEST_PR10，統(tǒng)計任務的優(yōu)先級設為次低，OS_LOWEST_PR10-1。啟動任務TaskStart()總是優(yōu)先級最高的任務。

圖F3.4解釋初始化統(tǒng)計任務時的流程。用戶必須首先調(diào)用的是μC/OS-Ⅱ中的系統(tǒng)初始化函數(shù)OSInit()，該函數(shù)初始化μC/OS-Ⅱ[圖F3.4(2)]。有的處理器（例如Motorola的MC68HC11）,不需要“設置”中斷向量，中斷向量已經(jīng)在ROM中有了。用戶必須調(diào)用OSTaskCreat()或者OSTaskCreatExt()以建立TaskStart()[圖F3.4(3)]。進入多任務的條件準備好了以后，調(diào)用系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStart()。這個函數(shù)將使TaskStart()開始執(zhí)行，因為TaskStart()是優(yōu)先級最高的任務[圖F3.4(4)]]。

圖F3.4統(tǒng)計任務的初始化

TaskStart()負責初始化和啟動時鐘節(jié)拍[圖F3.4(5)]。在這里啟動時鐘節(jié)拍是必要的，因為用戶不會希望在多任務還沒有開始時就接收到時鐘節(jié)拍中斷。接下去TaskStart()調(diào)用統(tǒng)計初始化函數(shù)OSStatInit()[圖F3.4（6）]。統(tǒng)計初始化函數(shù)OSStatInit()決定在沒有其它應用任務運行時，空閑計數(shù)器（OSIdleCtr）的計數(shù)有多快。奔騰II微處理器以333MHz運行時，加1操作可以使該計數(shù)器的值達到每秒15,000,000次。OSIdleCtr的值離32位計數(shù)器的溢出極限值4,294,967,296還差得遠。微處理器越來越快，用戶要注意這里可能會是將來的一個潛在問題。

系統(tǒng)統(tǒng)計初始化任務函數(shù)OSStatInit()調(diào)用延遲函數(shù)OSTimeDly()將自身延時2個時鐘節(jié)拍以停止自身的運行[圖F3.4(7)]。這是為了使OSStatInit()與時鐘節(jié)拍同步。μC/OS-Ⅱ然后選下一個優(yōu)先級最高的進入就緒態(tài)的任務運行，這恰好是統(tǒng)計任務OSTaskStat()。讀者會在后面讀到OSTaskStat()的代碼，但粗看一下，OSTaskStat()所要做的第一件事就是查看統(tǒng)計任務就緒標志是否為“假”，如果是的話，也要延時兩個時鐘節(jié)拍[圖F3.4(8)]。一定會是這樣，因為標志OSStatRdy已被OSInit()函數(shù)初始化為“假”，所以實際上DSTaskStat也將自己推入休眠態(tài)（Sleep）兩個時鐘節(jié)拍[圖F3.4(9)]。于是任務切換到空閑任務，OSTaskIdle()開始運行，這是唯一一個就緒態(tài)任務了。CPU處在空閑任務OSTaskIdle中，直到TaskStart()的延遲兩個時鐘節(jié)拍完成[圖3.4(10)]。兩個時鐘節(jié)拍之后，TaskStart()恢復運行[圖F3.4(11)]。在執(zhí)行OSStartInit()時，空閑計數(shù)器OSIdleCtr被清零[圖F3.4(12)]。然后，OSStatInit()將自身延時整整一秒[圖F3.4(13)]。因為沒有其它進入就緒態(tài)的任務，OSTaskIdle()又獲得了CPU的控制權(quán)[圖F3.4(14)]。一秒鐘以后，TaskStart()繼續(xù)運行，還是在OSStatInit()中，空閑計數(shù)器將1秒鐘內(nèi)計數(shù)的值存入空閑計數(shù)器最大值OSIdleCtrMax中[圖F3.4(15)]。

OSStarInit()將統(tǒng)計任務就緒標志OSStatRdy設為“真”[圖F3.4（16）]，以此來允許兩個時鐘節(jié)拍以后OSTaskStat()開始計算CPU的利用率。

統(tǒng)計任務的初始化函數(shù)OSStatInit()的代碼如程序清單 L3.13所示。

程序清單 L3.13 統(tǒng)計任務的初始化.

void OSStatInit (void)

{

OSTimeDly(2);

OS_ENTER_CRITICAL();

OSIdleCtr = 0L;

OS_EXIT_CRITICAL();

OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC);

OS_ENTER_CRITICAL();

OSIdleCtrMax = OSIdleCtr;

OSStatRdy = TRUE;

OS_EXIT_CRITICAL();

}

統(tǒng)計任務OSStat()的代碼程序清單L3.14所示。在前面一段中，已經(jīng)討論了為什么要等待統(tǒng)計任務就緒標志OSStatRdy[L3.14(1)]。這個任務每秒執(zhí)行一次，以確定所有應用程序中的任務消耗了多少CPU時間。當用戶的應用程序代碼加入以后，運行空閑任務的CPU時間就少了，OSIdleCtr就不會像原來什么任務都不運行時有那么多計數(shù)。要知道，OSIdleCtr的最大計數(shù)值是OSStatInit()在初始化時保存在計數(shù)器最大值OSIdleCtrMax中的。CPU利用率（表達式[3.1]）是保存在變量OSCPUsage[L3.14(2)]中的：

[3.1]表達式 Need to typeset the equation.

一旦上述計算完成，OSTaskStat()調(diào)用任務統(tǒng)計外界接入函數(shù)OSTaskStatHook() [L3.14(3)]，這是一個用戶可定義的函數(shù)，這個函數(shù)能使統(tǒng)計任務得到擴展。這樣，用戶可以計算并顯示所有任務總的執(zhí)行時間，每個任務執(zhí)行時間的百分比以及其它信息(參見1.09節(jié)例3）。

程序清單 L3.14 統(tǒng)計任務

void OSTaskStat (void *pdata)

{

INT32U run;

INT8S usage;

pdata = pdata;

while (OSStatRdy == FALSE) { (1)

OSTimeDly(2 * OS_TICKS_PER_SEC);

}

for (;;) {

OS_ENTER_CRITICAL();

OSIdleCtrRun = OSIdleCtr;

run = OSIdleCtr;

OSIdleCtr = 0L;

OS_EXIT_CRITICAL();

if (OSIdleCtrMax > 0L) {

usage = (INT8S)(100L - 100L * run / OSIdleCtrMax); (2)

if (usage > 100) {

OSCPUUsage = 100;

} else if (usage < 0) {

OSCPUUsage = 0;

} else {

OSCPUUsage = usage;

}

} else {

OSCPUUsage = 0;

}

OSTaskStatHook(); (3)

OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC);

}

4.
μC/OS中的中斷處理

μC/OS中，中斷服務子程序要用匯編語言來寫。然而，如果用戶使用的C語言編譯器支持在線匯編語言的話，用戶可以直接將中斷服務子程序代碼放在C語言的程序文件中。中斷服務子程序的示意碼如程序清單L3.15所示。

程序清單 L3.15 μC/OS-II中的中斷服務子程序.

用戶中斷服務子程序:

保存全部CPU寄存器; (1)

調(diào)用OSIntEnter或OSIntNesting直接加1； (2)

執(zhí)行用戶代碼做中斷服務; (3)

調(diào)用OSIntExit()； (4)

恢復所有CPU寄存器； (5)

執(zhí)行中斷返回指令； (6)

用戶代碼應該將全部CPU寄存器推入當前任務棧[L3.15(1)]。注意，有些微處理器，例如Motorola68020(及68020以上的微處理器)，做中斷服務時使用另外的堆棧。

μC/OS-Ⅱ可以用在這類微處理器中，當任務切換時，寄存器是保存在被中斷了的那個任務的棧中的。

μC/OS-Ⅱ需要知道用戶在做中斷服務，故用戶應該調(diào)用OSIntEnter()，或者將全程變量OSIntNesting[L3.15(2)]直接加1，如果用戶使用的微處理器有存儲器直接加1的單條指令的話。如果用戶使用的微處理器沒有這樣的指令，必須先將OSIntNesting讀入寄存器，再將寄存器加1，然后再寫回到變量OSIatNesting中去，就不如調(diào)用OSIatEnter()。OSIntNesting是共享資源。OSIntEnter()把上述三條指令用開中斷、關中斷保護起來，以保證處理OSIntNesting時的排它性。直接給OSIntNesting加1比調(diào)用OSIntEnter()快得多，可能時，直接加1更好。要當心的是，在有些情況下，從OSIntEnter()返回時，會把中斷開了。遇到這種情況，在調(diào)用OSIntEnter()之前要先清中斷源，否則，中斷將連續(xù)反復打入，用戶應用程序就會崩潰！

上述兩步完成以后，用戶可以開始服務于叫中斷的設備了[L3.15(3)]。這一段完全取決于應用。μC/OS-Ⅱ允許中斷嵌套，因為μC/OS-Ⅱ跟蹤嵌套層數(shù)OSIntNesting。然而，為允許中斷嵌套，在多數(shù)情況下，用戶應在開中斷之前先清中斷源。

調(diào)用脫離中斷函數(shù)OSIntExit()[L3.15(4)]標志著中斷服務子程序的終結(jié)，OSIntExit()將中斷嵌套層數(shù)計數(shù)器減1。當嵌套計數(shù)器減到零時，所有中斷，包括嵌套的中斷就都完成了，此時μC/OS-Ⅱ要判定有沒有優(yōu)先級較高的任務被中斷服務子程序（或任一嵌套的中斷）喚醒了。如果有優(yōu)先級高的任務進入了就緒態(tài)，μC/OS-Ⅱ就返回到那個高優(yōu)先級的任務，OSIntExit()返回到調(diào)用點[L3.15(5)]。保存的寄存器的值是在這時恢復的，然后是執(zhí)行中斷返回指令[L3.16(6)]。注意，如果調(diào)度被禁止了（OSIntNesting>0），μC/OS-Ⅱ?qū)⒈环祷氐奖恢袛嗔说娜蝿铡?/span>

以上描述的詳細解釋如圖F3.5所示。中斷來到了[F3.5(1)]但還不能被被CPU識別，也許是因為中斷被μC/OS-Ⅱ或用戶應用程序關了，或者是因為CPU還沒執(zhí)行完當前指令。一旦CPU響應了這個中斷[F3.5(2)]，CPU的中斷向量（至少大多數(shù)微處理器是如此）跳轉(zhuǎn)到中斷服務子程序[F3.5(3)]。如上所述，中斷服務子程序保存CPU寄存器（也叫做 CPU context）[F3.5(4)]，一旦做完，用戶中斷服務子程序通知μC/OS-Ⅱ進入中斷服務子程序了，辦法是調(diào)用OSIntEnter()或者給OSIntNesting直接加1[F3.5(5)]。然后用戶中斷服務代碼開始執(zhí)行[F3.5(6)]。用戶中斷服務中做的事要盡可能地少，要把大部分工作留給任務去做。中斷服務子程序通知某任務去做事的手段是調(diào)用以下函數(shù)之一：OSMboxPost()，OSQPost()，OSQPostFront()，OSSemPost()。中斷發(fā)生并由上述函數(shù)發(fā)出消息時，接收消息的任務可能是，也可能不是掛起在郵箱、隊列或信號量上的任務。用戶中斷服務完成以后，要調(diào)用OSIntExit()[F3.5(7)]。從時序圖上可以看出，對被中斷了的任務說來，如果沒有高優(yōu)先級的任務被中斷服務子程序激活而進入就緒態(tài)，OSIntExit()只占用很短的運行時間。進而，在這種情況下，CPU寄存器只是簡單地恢復[F3.5(8)]并執(zhí)行中斷返回指令[F3.5(9)]。如果中斷服務子程序使一個高優(yōu)先級的任務進入了就緒態(tài)，則OSIntExit()將占用較長的運行時間，因為這時要做任務切換[F3.5(10)]。新任務的寄存器內(nèi)容要恢復并執(zhí)行中斷返回指令[F3.5(12)]。

圖3.5 中斷服務

進入中斷函數(shù)OSIntEnter()的代碼如程序清單L3.16所示，從中斷服務中退出函數(shù)OSIntExit()的代碼如程序清單L3.17所示。如前所述，OSIntEnter()所做的事是非常少的。

程序清單 L3.16 通知μC/OS-Ⅱ，中斷服務子程序開始了.

void OSIntEnter (void)

{

OS_ENTER_CRITICAL();

OSIntNesting++;

OS_EXIT_CRITICAL();

}

程序清單 L3.17 通知μC/OS-Ⅱ，脫離了中斷服務

void OSIntExit (void)

{

OS_ENTER_CRITICAL(); (1)

if ((--OSIntNesting | OSLockNesting) == 0) { (2)

OSIntExitY = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; (3)

OSPrioHighRdy = (INT8U)((OSIntExitY << 3) +

OSUnMapTbl[OSRdyTbl[OSIntExitY]]);

if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) {

OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];

OSCtxSwCtr++;

OSIntCtxSw(); (4)

}

OS_EXIT_CRITICAL();

}

OSIntExit()看起來非常像OSSched()。但有三點不同。第一點，OSIntExit()使中斷嵌套層數(shù)減1[L3.17(2)]而調(diào)度函數(shù)OSSched()的調(diào)度條件是：中斷嵌套層數(shù)計數(shù)器和鎖定嵌套計數(shù)器（OSLockNesting）二者都必須是零。第二個不同點是，OSRdyTbl[]所需的檢索值Y是保存在全程變量OSIntExitY中的[L3.17(3)]。這是為了避免在任務棧中安排局部變量。這個變量在哪兒和中斷任務切換函數(shù)OSIntCtxSw()有關，（見9.04.03節(jié)，中斷任務切換函數(shù)）。最后一點，如果需要做任務切換，OSIntExit()將調(diào)用OSIntCtxSw()[L3.17（4）]而不是調(diào)用OS_TASK_SW(),正像在OSSched()函數(shù)中那樣。

調(diào)用中斷切換函數(shù)OSIntCtxSw()而不調(diào)用任務切換函數(shù)OS_TASK_SW()，有兩個原因，首先是，如程序清單中L3.5(1)和圖F3.6(1)所示，一半的工作，即CPU寄存器入棧的工作已經(jīng)做完了。第二個原因是，在中斷服務子程序中調(diào)用OSIntExit()時，將返回地址推入了堆棧[L3.15(4)和F3.6(2)]。OSIntExit()中的進入臨界段函數(shù)OS_ENTER_CRITICAL()或許將CPU的狀態(tài)字也推入了堆棧L3.7(1)和F3.6(3)。這取決于中斷是怎么被關掉的（見第8章移植μC/OS-Ⅱ）。最后，調(diào)用OSIntCtxSw()時的返回地址又被推入了堆棧[L3.17(4)和F3.1(4)]，除了棧中不相關的部分，當任務掛起時，棧結(jié)構(gòu)應該與μC/OS-Ⅱ所規(guī)定的完全一致。OSIntCtxSw()只需要對棧指針做簡單的調(diào)整，如圖F3.6(5)所示。換句話說，調(diào)整棧結(jié)構(gòu)要保證所有掛起任務的棧結(jié)構(gòu)看起來是一樣的。

圖3.6中斷中的任務切換函數(shù)OSIntCtxSw()調(diào)整棧結(jié)構(gòu)

有的微處理器，像Motorola 68HC11中斷發(fā)生時CPU寄存器是自動入棧的，且要想允許中斷嵌套的話，在中斷服務子程序中要重新開中斷，這可以視作一個優(yōu)點。確實，如果用戶中斷服務子程序執(zhí)行得非常快，用戶不需要通知任務自身進入了中斷服務，只要不在中斷服務期間開中斷，也不需要調(diào)用OSIntEnter()或OSIntNesting加1。程序清單L3。18中的示意代碼表示這種情況。一個任務和這個中斷服務子程序通訊的唯一方法是通過全程變量。

程序清單 L3.18 Motorola 68HC11中的中斷服務子程序

M68HC11_ISR: /* 快中斷服務程序，必須禁止中斷*/

所有寄存器被CPU自動保存;

執(zhí)行用戶代碼以響應中斷;

執(zhí)行中斷返回指令;

4.
時鐘節(jié)拍

μC/OS需要用戶提供周期性信號源，用于實現(xiàn)時間延時和確認超時。節(jié)拍率應在每秒10次到100次之間，或者說10到100Hz。時鐘節(jié)拍率越高，系統(tǒng)的額外負荷就越重。時鐘節(jié)拍的實際頻率取決于用戶應用程序的精度。時鐘節(jié)拍源可以是專門的硬件定時器，也可以是來自50/60Hz交流電源的信號。

用戶必須在多任務系統(tǒng)啟動以后再開啟時鐘節(jié)拍器，也就是在調(diào)用OSStart()之后。換句話說，在調(diào)用OSStart()之后做的第一件事是初始化定時器中斷。通常，容易犯的錯誤是將允許時鐘節(jié)拍器中斷放在系統(tǒng)初始化函數(shù)OSInit()之后，在調(diào)啟動多任務系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStart()之前，如程序清單L3.19所示。

程序清單 L3.19 啟動時鐘就節(jié)拍器的不正確做法.

void main(void)

{

.

OSInit(); /* 初始化uC/OS-II */

.

/* 應用程序初始化代碼 ... */

/* ... 通過調(diào)用OSTaskCreate()創(chuàng)建至少一個任務 */

.

允許時鐘節(jié)拍（TICKER）中斷; /* 千萬不要在這里允許時鐘節(jié)拍中斷!!! */

.

OSStart(); /* 開始多任務調(diào)度 */

}

這里潛在地危險是，時鐘節(jié)拍中斷有可能在μC/OS-Ⅱ啟動第一個任務之前發(fā)生，此時μC/OS-Ⅱ是處在一種不確定的狀態(tài)之中，用戶應用程序有可能會崩潰。

μC/OS-Ⅱ中的時鐘節(jié)拍服務是通過在中斷服務子程序中調(diào)用OSTimeTick()實現(xiàn)的。時鐘節(jié)拍中斷服從所有前面章節(jié)中描述的規(guī)則。時鐘節(jié)拍中斷服務子程序的示意代碼如程序清單L3.20所示。這段代碼必須用匯編語言編寫，因為在C語言里不能直接處理CPU的寄存器。

程序清單 L3.20 時鐘節(jié)拍中斷服務子程序的示意代碼

void OSTickISR(void)

{

保存處理器寄存器的值；

調(diào)用OSIntEnter()或是將OSIntNesting加1;

調(diào)用OSTimeTick();

調(diào)用OSIntExit();

恢復處理器寄存器的值;

執(zhí)行中斷返回指令;

}

時鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimeTick()的代碼如程序清單3.21所示。OSTimtick()以調(diào)用可由用戶定義的時鐘節(jié)拍外連函數(shù)OSTimTickHook()開始，這個外連函數(shù)可以將時鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimtick()予以擴展[L3.2(1)]。筆者決定首先調(diào)用OSTimTickHook()是打算在時鐘節(jié)拍中斷服務一開始就給用戶一個可以做點兒什么的機會，因為用戶可能會有一些時間要求苛刻的工作要做。OSTimtick()中量大的工作是給每個用戶任務控制塊OS_TCB中的時間延時項OSTCBDly減1（如果該項不為零的話）。OSTimTick()從OSTCBList開始，沿著OS_TCB鏈表做，一直做到空閑任務[L3.21(3)]。當某任務的任務控制塊中的時間延時項OSTCBDly減到了零，這個任務就進入了就緒態(tài)[L3.21(5)]。而確切被任務掛起的函數(shù)OSTaskSuspend()掛起的任務則不會進入就緒態(tài)[L3.21(4)]。OSTimTick()的執(zhí)行時間直接與應用程序中建立了多少個任務成正比。

程序清單 L3.21 時鐘節(jié)拍函數(shù) OSTimtick() 的一個節(jié)拍服務

void OSTimeTick (void)

{

OS_TCB *ptcb;

OSTimeTickHook(); (1)

ptcb = OSTCBList; (2)

while (ptcb->OSTCBPrio != OS_IDLE_PRIO) { (3)

OS_ENTER_CRITICAL();

if (ptcb->OSTCBDly != 0) {

if (--ptcb->OSTCBDly == 0) {

if (!(ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_SUSPEND)) { (4)

OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY; (5)

OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;

} else {

ptcb->OSTCBDly = 1;

}

ptcb = ptcb->OSTCBNext;

OS_EXIT_CRITICAL();

}

OS_ENTER_CRITICAL(); (6)

OSTime++; (7)

OS_EXIT_CRITICAL();

}

OSTimeTick()還通過調(diào)用OSTime()[L3.21(7)]累加從開機以來的時間，用的是一個無符號32位變量。注意，在給OSTime加1之前使用了關中斷，因為多數(shù)微處理器給32位數(shù)加1的操作都得使用多條指令。

中斷服務子程序似乎就得寫這么長，如果用戶不喜歡將中斷服務程序?qū)戇@么長，可以從任務級調(diào)用OSTimeTick()，如程序清單L3.22所示。要想這么做，得建立一個高于應用程序中所有其它任務優(yōu)先級的任務。時鐘節(jié)拍中斷服務子程序利用信號量或郵箱發(fā)信號給這個高優(yōu)先級的任務。

程序清單 L3.22 時鐘節(jié)拍任務 TickTask() 作時鐘節(jié)拍服務.

void TickTask (void *pdata)

{

pdata = pdata;

for (;;) {

OSMboxPend(...); /* 等待從時鐘節(jié)拍中斷服務程序發(fā)來的信號 */

OSTimeTick();

}

用戶當然需要先建立一個郵箱（初始化成NULL）用于發(fā)信號給上述任何告知時鐘節(jié)拍中斷已經(jīng)發(fā)生了（程序清單L3.23）。

程序清單L3.23時鐘節(jié)拍中斷服務函數(shù)OSTickISR()做節(jié)拍服務。

void OSTickISR(void)

{

保存處理器寄存器的值；

調(diào)用OSIntEnter()或是將OSIntNesting加1;

發(fā)送一個‘空’消息(例如， (void *)1)到時鐘節(jié)拍的郵箱;

調(diào)用OSIntExit();

恢復處理器寄存器的值;

執(zhí)行中斷返回指令;

}

4.
μC/OS-Ⅱ初始化

在調(diào)用μC/OS-Ⅱ的任何其它服務之前，μC/OS-Ⅱ要求用戶首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSIint()。OSIint()初始化μC/OS-Ⅱ所有的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（見OS_CORE.C）。

OSInit()建立空閑任務idle task，這個任務總是處于就緒態(tài)的。空閑任務OSTaskIdle（）的優(yōu)先級總是設成最低，即OS_LOWEST_PRIO。如果統(tǒng)計任務允許OS_TASK_STAT_EN和任務建立擴展允許都設為1，則OSInit()還得建立統(tǒng)計任務OSTaskStat()并且讓其進入就緒態(tài)。OSTaskStat的優(yōu)先級總是設為OS_LOWEST_PRIO-1。

圖F3.7表示調(diào)用OSInit()之后，一些μC/OS-Ⅱ變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關系。其解釋是基于以下假設的：

?在文件OS_CFG.H中，OS_TASK_STAT_EN是設為1的。

?在文件OS_CFG.H中，OS_LOWEST_PRIO是設為63的。

?在文件OS_CFG.H中, 最多任務數(shù)OS_MAX_TASKS是設成大于2的。

以上兩個任務的任務控制塊（OS_TCBs）是用雙向鏈表鏈接在一起的。OSTCBList指向這個鏈表的起始處。當建立一個任務時，這個任務總是被放在這個鏈表的起始處。換句話說，OSTCBList總是指向最后建立的那個任務。鏈的終點指向空字符NULL(也就是零)。

因為這兩個任務都處在就緒態(tài)，在就緒任務表OSRdyTbl[]中的相應位是設為1的。還有，因為這兩個任務的相應位是在OSRdyTbl[]的同一行上，即屬同一組，故OSRdyGrp中只有1位是設為1的。

μC/OS-Ⅱ還初始化了4個空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)，如圖F3.8所示。每個緩沖區(qū)都是單向鏈表，允許μC/OS-Ⅱ從緩沖區(qū)中迅速得到或釋放一個緩沖區(qū)中的元素。注意，空任務控制塊在空緩沖區(qū)中的數(shù)目取決于最多任務數(shù)OS_MAX_TASKS，這個最多任務數(shù)是在OS_CFG.H文件中定義的。μC/OS-Ⅱ自動安排總的系統(tǒng)任務數(shù)OS_N_SYS_TASKS(見文件μC/OS-Ⅱ.H)。控制塊OS_TCB的數(shù)目也就自動確定了。當然，包括足夠的任務控制塊分配給統(tǒng)計任務和空閑任務。指向空事件表OSEventFreeList和空隊列表OSFreeList的指針將在第6章，任務間通訊與同步中討論。指向空存儲區(qū)的指針表OSMemFreeList將在第7章存儲管理中討論。

4.
μC/OS-Ⅱ的啟動

多任務的啟動是用戶通過調(diào)用OSStart()實現(xiàn)的。然而，啟動μC/OS-Ⅱ之前，用戶至少要建立一個應用任務，如程序清單L3.24所示。

程序清單 L3.24 初始化和啟動μC/OS-Ⅱ

void main (void)

{

OSInit(); /* 初始化uC/OS-II */

.

通過調(diào)用OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()創(chuàng)建至少一個任務;

.

OSStart(); /* 開始多任務調(diào)度!OSStart()永遠不會返回 */

}

圖3.7 調(diào)用OSInit()之后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

圖3.8 空緩沖區(qū)

OSStart()的代碼如程序清單L3.25所示。當調(diào)用OSStart()時，OSStart()從任務就緒表中找出那個用戶建立的優(yōu)先級最高任務的任務控制塊[L3.25(1)]。然后，OSStart()調(diào)用高優(yōu)先級就緒任務啟動函數(shù)OSStartHighRdy()[L3,25(2)]，(見匯編語言文件OS_CPU_A.ASM)，這個文件與選擇的微處理器有關。實質(zhì)上，函數(shù)OSStartHighRdy()是將任務棧中保存的值彈回到CPU寄存器中，然后執(zhí)行一條中斷返回指令，中斷返回指令強制執(zhí)行該任務代碼。見9.04.01節(jié)，高優(yōu)先級就緒任務啟動函數(shù)OSStartHighRdy()。那一節(jié)詳細介紹對于80x86微處理器是怎么做的。注意，OSStartHighRdy()將永遠不返回到OSStart()。

程序清單 L3.25 啟動多任務.

void OSStart (void)

{

INT8U y;

INT8U x;

if (OSRunning == FALSE) {

y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];

x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];

OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + x);

OSPrioCur = OSPrioHighRdy;

OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy]; (1)

OSTCBCur = OSTCBHighRdy;

OSStartHighRdy(); (2)

}

多任務啟動以后變量與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容如圖F3.9所示。這里筆者假設用戶建立的任務優(yōu)先級為6，注意，OSTaskCtr指出已經(jīng)建立了3個任務。OSRunning已設為“真”，指出多任務已經(jīng)開始，OSPrioCur和OSPrioHighRdy存放的是用戶應用任務的優(yōu)先級，OSTCBCur和OSTCBHighRdy二者都指向用戶任務的任務控制塊。

4.
獲取當前μC/OS-Ⅱ的版本號

應用程序調(diào)用OSVersion()[程序清單L3.26]可以得到當前μC/OS-Ⅱ的版本號。OSVersion()函數(shù)返回版本號值乘以100。換言之，200表示版本號2.00。

程序清單 L3.26 得到μC/OS-Ⅱ當前版本號

INT16U OSVersion (void)

{

return (OS_VERSION);

}

為找到μC/OS-Ⅱ的最新版本以及如何做版本升級，用戶可以與出版商聯(lián)系，或者查看μC/OS-Ⅱ得正式網(wǎng)站W(wǎng)WW. uCOS-II.COM

圖3.9調(diào)用OSStart()以后的變量與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4.
OSEvent???()函數(shù)

讀者或許注意到有4個OS_CORE.C中的函數(shù)沒有在本章中提到。這4個函數(shù)是OSEventWaitListInit()，OSEventTaskRdy()，OSEventTaskWait()，OSEventTO()。這幾個函數(shù)是放在文件OS_CORE.C中的，而對如何使用這個函數(shù)的解釋見第6章，任務間的通訊與同步。