uc\\os-II 操作系統

本文面向首次接觸uC/OS-II的程序員，為他們介紹一下這個系統的一些基本特征和編程上的注意事項，并介紹幾個值得了解的API。本文作者已經成功的將uC/OS-II移植到幾種不同CPU之上。包括EPSON S1C33和Sunplus unSP?等，積累了豐富的經驗，現在愿意和朋友們分享這些經歷。希望本文的資料對于希望使用這個系統來開發的朋友有所幫助，作者樂意與您分享任何您成功的喜悅。

This passage is written for the basic programmers who are first developed with the uC/OS-II real time OS。I will talk about the basic structure of this system。And I will discuss how to use some of the useful API。I will also discuss the imp of the mutilty-tasking in uC/OS-II。

(一) uC/OS-II 簡介

uC/OS-II是一種基于優先級的可搶先的硬實時內核。自從92年發布以來，在世界各地都獲得了廣泛的應用，它是一種專門為嵌入式設備設計的內核，目前已經被移植到40多種不同結構的CPU上，運行在從8位到64位的各種系統之上。尤其值得一提的是，該系統自從2.51版本之后，就通過了美國FAA認證，可以運行在諸如航天器等對安全要求極為苛刻的系統之上。鑒于uC/OS-II可以免費獲得代碼，對于嵌入式RTOS而言，選擇uC/OS無疑是最經濟的選擇。

(二) uC/OS-II　應用程序基本結構

應用uC/OS-II，自然要為它開發應用程序，下面論述基于uC/OS-II的應用程序的基本結構以及注意事項。

每一個uC/OS-II應用至少要有一個任務。而每一個任務必須被寫成無限循環的形式。以下是推薦的結構：

void task ( void* pdata )

{

INT8U err;

InitTimer(); // 可選

For( ;; )

{

// 你的應用程序代碼

…….

……..

OSTimeDly(1); // 可選

}

}

以上就是基本結構，至于為什么要寫成無限循環的形式呢?那是因為系統會為每一個任務保留一個堆棧空間，由系統在任務切換的時候換恢復上下文，并執行一條reti 指令返回。如果允許任務執行到最后一個花括號(那一般都意味著一條ret指令)的話，很可能會破壞系統堆棧空間從而使應用程序的執行不確定。換句話說，就是“跑飛”了。所以，每一個任務必須被寫成無限循環的形式。程序員一定要相信，自己的任務是會放棄CPU使用權的，而不管是系統強制(通過ISR)還是主動放棄(通過調用OS API)。

現在來談論上面程序中的InitTimer()函數，這個函數應該由系統提供，程序員有義務在優先級最高的任務內調用它而且不能在for循環內調用。注意，這個函數是和所使用的CPU相關的，每種系統都有自己的Timer初始化程序。在uC/OS-II的幫助手冊內，作者特地強調絕對不能在OSInit()或者OSStart()內調用Timer初始化程序，那會破壞系統的可移植性同時帶來性能上的損失。所以，一個折中的辦法就是象上面這樣，在優先級最高的程序內調用，這樣可以保證當OSStart()調用系統內部函數OSStartHighRdy()開始多任務后，首先執行的就是Timer初始化程序。或者專門開一個優先級最高的任務，只做一件事情，那就是執行Timer初始化，之后通過調用OSTaskSuspend()將自己掛起來，永遠不再執行。不過這樣會浪費一個TCB空間。對于那些RAM吃緊的系統來說，還是不用為好。

2006-7-23 21:55 lanso

(三) 一些重要的uC/OS-II API介紹

任何一個操作系統都會提供大量的API供程序員使用，uC/OS-II也不例外。由于uC/OS-II面向的是嵌入式開發，并不要求大而全，所以內核提供的API也就大多和多任務息息相關。主要的有以下幾類：

1)任務類

2)消息類

3)同步類

4)時間類

5)臨界區與事件類

我個人認為對于初級程序員而言，任務類和時間類是必須要首先掌握的兩種類型的API。下面我就來介紹比較重要的：

1) OSTaskCreate函數

這個函數應該至少再main函數內調用一次，在OSInit函數調用之后調用。作用就是創建一個任務。目前有四個參數，分別是任務的入口地址，任務的參數，任務堆棧的首地址和任務的優先級。調用本函數后，系統會首先從TCB空閑列表內申請一個空的TCB指針，然后將會根據用戶給出參數初始化任務堆棧，并在內部的任務就緒表內標記該任務為就緒狀態。最后返回，這樣一個任務就創建成功了。

2) OSTaskSuspend函數

這個函數很簡單，一看名字就該明白它的作用，它可以將指定的任務掛起。如果掛起的是當前任務的話，那么還會引發系統執行任務切換先導函數OSShed來進行一次任務切換。這個函數只有一個參數，那就是指定任務的優先級。那為什么是優先級呢?事實上在系統內部，優先級除了表示一個任務執行的先后次序外，還起著分別每一個任務的作用，換句話說，優先級也就是任務的ID。所以uC/OS-II不允許出現相同優先級的任務。

3) OSTaskResume函數

這個函數和上面的函數正好相反，它用于將指定的已經掛起的函數恢復成就緒狀態。如果恢復任務的優先級高于當前任務，那么還為引發一次任務切換。其參數類似OSTaskSuspend函數，為指定任務的優先級。需要特別說明是，本函數并不要求和OSTaskSuspend函數成對使用。

4) OS_ENTER_CRITICAL宏

很多人都以為它是個函數，其實不然，仔細分析一下OS_CPU.H文件，它和下面馬上要談到的OS_EXIT_CRITICAL都是宏。他們都是涉及特定CPU的實現。一般都被替換為一條或者幾條嵌入式匯編代碼。由于系統希望向上層程序員隱藏內部實現，故而一般都宣稱執行此條指令后系統進入臨界區。其實，它就是關個中斷而已。這樣，只要任務不主動放棄CPU使用權，別的任務就沒有占用CPU的機會了，相對這個任務而言，它就是獨占了。所以說進入臨界區了。這個宏能少用還是少用，因為它會破壞系統的一些服務，尤其是時間服務。并使系統對外界響應性能降低。

5) OS_EXIT_CRITICAL宏

這個是和上面介紹的宏配套使用另一個宏，它在系統手冊里的說明是退出臨界區。其實它就是重新開中斷。需要注意的是，它必須和上面的宏成對出現，否則會帶來意想不到的后果。最壞的情況下，系統會崩潰。我們推薦程序員們盡量少使用這兩個宏調用，因為他們的確會破壞系統的多任務性能。