UCOS-II任务管理1

任务控制块：

　　一旦任务建立了，任务控制块OS_TCBs将被赋值，任务控制块是一个数据结构当任务的CPU使用权限被剥夺时，uC/OS用它来保存该任务的状态。

typedef struct os_tcb

{

　　OS_STK *OSTCBStkPtr;//指向任务栈顶的指针，

　　#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN

　　void *OSTCBExtPtr;//指向用户定义的任务控制块扩展。

　　OS_STK *OSTCBStkBottom;//指向任务栈底的指针

　　//栈中可以容纳的指针元素数目而不是字节，标示栈容量的总数

　　INT32U OSTCBStkSize;

　　

　　//选择项，OS_TASK_OPT_STK_CHK,OS_TASK_OPT_STK_CLR,OS_TASK_SAVE_FP

　　INT16U OSTCBOpt;

　　

　　INT16U OSTCBId;//任务识别码

　　#endif

　　

　　//用于任务控制块的双重链接

　　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;//指向事件控制块的指针

　　#endif

　　

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

　　void *OSTCBMsg;//指向传给任务消息的指针

　　#endif

　　

　　INT16U OSTCBDly;//任务延时使用

　　INT8U OSTCBStat;//任务状态字，为0表示任务进入就绪态。

　　INT8U OSTCBPrio;//任务优先级

　　

　　//用于加速任务进入就绪态的过程或进入等待事件发生状态的过程，

　　INT8U OSTCBX;

　　INT8U OSTCBY;

　　INT8U OSTCBBitX;

　　INT8U OSTCBBitY;

　　

　　#if OS_TASK_DEL_EN

　　BOOLEAN OSTCBDelReq;//表示该任务是否需要删除

　　#endif

} OS_TCB;

任务控制块中几个成员的算法：

　　OSTCBY = priority >> 3;

　　OSTCBBitY = OSMapTbl[priority >> 3];

　　OSTCBX = priority & 0x07;

　　OSTCBBitX = OSMapTbl[priority & 0x07];

就绪表：

　　每个任务被赋予不同的优先级等级，从 0 级到最低优先级OS_LOWEST_PR1O，包括 0 和OS_LOWEST_PR1O 在内。每个任务的就绪态标志都放入就绪表中的，就绪表中有两个变量 OSRedyGrp 和OSRdyTbl[]。

　　

当 OSRdyTbl[0]中的任何一位是 1 时，OSRdyGrp 的第 0 位置 1，

当 OSRdyTbl[1]中的任何一位是 1 时，OSRdyGrp 的第 1 位置 1，

...

当 OSRdyTbl[6]中的任何一位是 1 时，OSRdyGrp 的第 6 位置 1，

当 OSRdyTbl[7]中的任何一位是 1 时，OSRdyGrp 的第 7 位置 1，

OSMapTbl[]的值：

　　OSMapTbl[0]:0000 0001

　　OSMapTbl[1]:0000 0010

　　OSMapTbl[2]:0000 0100

　　...

　　OSMapTbl[7]:1000 0000

使任务进入就绪态：

　　OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3];

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

从就绪表中删除一个任务：

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

　　OSRdyGrp &= ~OSMapTbl[prio >> 3];

OSUnMapTbl[ ]：是预先存好的一个表，用于查询一个字节中最低位为1的位在第几bit。

找出进入就绪态的优先级最高的任务：

　　y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];

　　x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];

　　prio = (y << 3) + x;

任务调度：

　　uC/OS任务调度所花费的时间是常数。

　　任务级调度函数：OSSched();

　　中断级调度函数：OSIntExt();

void OSSched (void)

{

　　INT8U y;

　　OS_ENTER_CRITICAL();

　　if ((OSLockNesting | OSIntNesting) == 0)//判断中断嵌套层数和任务调度器是否上锁

　　{

　　y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];

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

　　if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur)

　　 {

　　OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];

　　OSCtxSwCtr++;

　　OS_TASK_SW();

　　}

　　}

　　OS_EXIT_CRITICAL();

}

任务切换的步骤：

将被挂起任务的微处理器寄存器推入堆栈，然后将较高优先级的任务的寄存器值从栈中恢复到寄存器中。

要将 OS_TCBHighRdy 指向即将被运行的任务，还需要让当前任务控制块 OSTCBCur 指向即将被运行的任务。

给任务调度器上锁和解锁：

　　OSSchedlock()、 OSSchedUnlock()。 调用 OSSchedlock()的任务保持对 CPU 的控制权，尽管有个优先级更高的任务进入了就绪态。但是中断服务是能够被识别的（假设中断是打开的），OSLockNesting表示调度器上锁的嵌套层数，最多嵌套255层，为0时即不上锁。

　　调用 OSSchedLock()以后，用户的应用程序不得使用任何能将现行任务挂起的系统调用。也就是说，用户程序不得调用OSMboxPend()、OSQPend()、OSSemPend()、OSTaskSuspend(OS_PR1O_SELF)、OSTimeDly()或 OSTimeDlyHMSM(),直到 OSLockNesting 回零为止。因为调度器上了锁，用户就锁住了系统，任何其它任务都不能运行。

　　当低优先级的任务要发消息给多任务的邮箱、消息队列、信号量时，用户不希望高优先级的任务在邮箱、队列和信号量没有得到消息之前就取得了CPU 的控制权，此时，用户可以使用禁止调度器函数。

空闲任务：

　　OSTaskIdle() 这个任务在没有其它任务进入就绪态时投入运行。这个空闲任务[OSTaskIdle()]永远设为最低优先级，空闲任务不可能被应用软件删除。闲任务OSTaskIdle()什么也不做，只是在不停地给一个 32 位的名叫 OSIdleCtr 的计数器加 1，统计任务使用这个计数器以确定现行应用软件实际消耗的 CPU 时间。

统计任务：

　　OSTaskStat()  如果用户将系统定义常数 OS_TASK_STAT_EN（见文件 OS_CFG.H）设为 1，这个任务就会建立。一旦得到了允许，OSTaskStat()每秒钟运行一次（见文件 OS_CORE.C），计算当前的 CPU 利用率。 用百分比表示，这个值放在一个有符号 8 位整数 OSCPUsage 中，精读度是 1 个百分点。

　　如果用户应用程序打算使用统计任务，用户必须在初始化时建立一个唯一的任务，在这个任务中调用 OSStatInit() 换句话说，在调用系统启动函数 OSStart()之前，用户初始代码必须先建立一个任务，在这个任务中调用系统统计初始化函数OSStatInit()，然后再建立应用程序中的其它任务。

　　为了能够计算CPU的使用率，所以在OSStatInit()中主要任务就是得到在1S内能将OSIdleCtr加的最大次数并保存。

　　

时钟节拍：

　　μC/OS 需要用户提供周期性信号源，用于实现时间延时和确认超时。节拍率应在每秒10 次到 100 次之间，或者说 10 到 100Hz。时钟节拍率越高，系统的额外负荷就越重。时钟节拍的实际频率取决于用户应用程序的精度。时钟节拍源可以是专门的硬件定时器，也可以是来自 50/60Hz 交流电源的信号。

　　用户必须在多任务系统启动以后再开启时钟节拍器，也就是在调用 OSStart()之后。换句话说，在调用 OSStart()之后做的第一件事是初始化定时器中断。千万不能再OSInit之后就允许时钟节拍中断， 时钟节拍中断有可能在μC/OS-Ⅱ启动第一个任务之前发生，此时μC/OS-Ⅱ是处在一种不确定的状态之中，用户应用程序有可能会崩溃。

OSInit() uC/OS初始化：

　　在调用μC/OS-Ⅱ的任何其它服务之前，μC/OS-Ⅱ要求用户首先调用系统初始化函数OSIint()。OSIint()初始化μC/OS-Ⅱ所有的变量和数据结构。

OSStart() uC/OS启动：

　　多任务的启动是用户通过调用 OSStart()实现的。然而，启动μC/OS-Ⅱ之前，用户至少要建立一个应用任务。