嵌入式操作系统uCUS2简介.ppt

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1、 第第5 5章章 实时操作系统实时操作系统 C/OS-C/OS-简介简介5/17/20231第五章 嵌入式实时操作系统分析本章提要本章提要1 13 32 25 54 46 6 C/OS-C/OS-简介简介简介简介C/OS-内核结构C/OS-任务通信与同步C/OS-任务管理C/OS-时间管理C/OS-移植5/17/20232第五章 嵌入式实时操作系统分析RTOS是32位的嵌入式CPU的软件基础nRTOS内核 提供CPU的管理硬件初时化，MMU，定时器，中断nRTOS 内核提供任务，内存管理nRTOS提供设备管理，文件和网络的支持nRTOS提供C/C+，JAVA，图形模块等编程接口1 1 C/OS

2、-简介简介5/17/20233第五章 嵌入式实时操作系统分析C/OSMicro Controller O S，微控制器操作系统C/OS简介简介美国人Jean Labrosse 1992年完成应用面覆盖了诸多领域，如照相机、医疗器械、音响设备、发动机控制、高速公路电话系统、自动提款机等 1998年C/OS-II，目前的版本C/OS-II V2.612000年，得到美国航空管理局（FAA）的认证，可以用于飞行器中网站（)1 1 C/OS-简介简介5/17/20234第五章 嵌入式实时操作系统分析u公开源代码u可移植性（Portable）绝大部分 C/OS-II的源码是用移植性很强的ANSI C写的

3、。和微处理器硬件相关的那部分是用汇编语言写的。汇编语言写的部分已经压到最低限度，使得 C/OS-II便于移植到其他微处理器上。C/OS-II可以在绝大多数8位、16位、32位以至64位微处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）上运行。u可固化（ROMable）C/OS-II是为嵌入式应用而设计的，这就意味着，只要读者有固化手段（C编译、连接、下载和固化），C/OS-II可以嵌入到读者的产品中成为产品的一部分。u可裁剪（Scalable）可以只使用 C/OS-II中应用程序需要的那些系统服务。也就是说某产品可以只使用很少几个 C/OS-II调用，而另一个产品则使用了几乎所有 C/OS-II的功

4、能，这样可以减少产品中的 C/OS-II所需的存储器空间（RAM和ROM）。这种可剪裁性是靠条件编译实现的。C/OS的性能特点（一）1 1 C/OS-简介简介5/17/20235第五章 嵌入式实时操作系统分析u占先式（Preemptive）u多任务 C/OS-II可以管理64个任务，然而，目前这一版本保留8个给系统。应用程序最多可以有56个任务u可确定性 全部 C/OS-II的函数调用与服务的执行时间具有可确定性。u任务栈 每个任务有自己单独的栈，C/OS-II允许每个任务有不同的栈空间，以便压低应用程序对RAM的需求。u系统服务 C/OS-II提供很多系统服务，例如邮箱、消息队列、信号量、块

5、大小固定的内存的申请与释放、时间相关函数等。u中断管理 中断可以使正在执行的任务暂时挂起，如果优先级更高的任务被该中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套全部退出后立即执行，中断嵌套层数可达255层。u稳定性与可靠性C/OS的性能特点（二）1 1 C/OS-简介简介5/17/20236第五章 嵌入式实时操作系统分析C/OS-II图书n描述了C/OS-II内部的工作原理n随书的CD中包含了源代码n工业界最清晰的源代码n除英文版外，有中文和韩文版ChineseKoreanEnglishISBN 1-57820-103-9美国CMP BOOK ISBN 7-81077-290-2北京航空航天大学出版社I

6、SBN 89-951540-5-51 1 C/OS-简介简介5/17/20237第五章 嵌入式实时操作系统分析C/OS-II的各种商业应用n全世界有数百种产品在应用:AvionicsMedicalCell phonesRouters and switchesHigh-end audio equipmentWashing machines and dryersUPS(Uninterruptible Power Supplies)Industrial controllersGPS Navigation SystemsMicrowave RadiosInstrumentationPoint-of-s

7、ale terminals更多1 1 C/OS-简介简介5/17/20238第五章 嵌入式实时操作系统分析C/OS-II提供的系统服务n信号量n带互斥机制的信号量n减少优先级倒置的问题n事件标志n消息信箱n消息队列n内存管理n时钟管理n任务管理1 1 C/OS-简介简介5/17/20239第五章 嵌入式实时操作系统分析本章提要本章提要1 13 32 25 54 46 6 C/OS-简介简介 C/OS-内核结构内核结构 C/OS-任务通信与同步任务通信与同步 C/OS-C/OS-任务管理任务管理 C/OS-时间管理时间管理 C/OS-移植移植5/17/202310第五章 嵌入式实时操作系统分析

8、本部分给出本部分给出本部分给出本部分给出C/OS-C/OS-C/OS-C/OS-的主要结构概貌。将学习以下一些内容；的主要结构概貌。将学习以下一些内容；的主要结构概貌。将学习以下一些内容；的主要结构概貌。将学习以下一些内容；C/OS-C/OS-C/OS-C/OS-是怎样处理临界段代码的是怎样处理临界段代码的是怎样处理临界段代码的是怎样处理临界段代码的;什什什什么么么么是是是是任任任任务务务务，怎怎怎怎样样样样把把把把用用用用户户户户的的的的任任任任务务务务交交交交给给给给C/OS-;C/OS-;C/OS-;C/OS-;任务是怎样调度的任务是怎样调度的任务是怎样调度的任务是怎样调度的;应应应应用

9、用用用程程程程序序序序CPUCPUCPUCPU的的的的利利利利用用用用率率率率是是是是多多多多少少少少，C/OS-C/OS-C/OS-C/OS-是怎样知道的是怎样知道的是怎样知道的是怎样知道的;怎样写中断服务子程序怎样写中断服务子程序怎样写中断服务子程序怎样写中断服务子程序;什什什什么么么么是是是是时时时时钟钟钟钟节节节节拍拍拍拍，C/OS-C/OS-C/OS-C/OS-是是是是怎怎怎怎样样样样处处处处理理理理时时时时钟钟钟钟节拍的节拍的节拍的节拍的;C/OS-C/OS-C/OS-C/OS-是是是是怎怎怎怎样样样样初初初初始始始始化化化化的的的的，以以以以及及及及怎怎怎怎样样样样启启启启动动动

10、动多多多多任务任务任务任务;还描述以下函数还描述以下函数还描述以下函数还描述以下函数,这些服务于应用程序：这些服务于应用程序：这些服务于应用程序：这些服务于应用程序：OS_ENTER_CRITICAL()OS_ENTER_CRITICAL()OS_ENTER_CRITICAL()OS_ENTER_CRITICAL()和和和和 OS_EXIT_CRITICAL(),OS_EXIT_CRITICAL(),OS_EXIT_CRITICAL(),OS_EXIT_CRITICAL(),OSInit(),OSInit(),OSInit(),OSInit(),OSStart(),OSStart(),OSSt

11、art(),OSStart(),OSIntEnter()OSIntEnter()OSIntEnter()OSIntEnter()和和和和 OSIntExit(),OSIntExit(),OSIntExit(),OSIntExit(),OSSchedLock()OSSchedLock()OSSchedLock()OSSchedLock()和和和和 OSSchedUnlock(),OSSchedUnlock(),OSSchedUnlock(),OSSchedUnlock(),以及以及以及以及 OSVersion().OSVersion().OSVersion().OSVersion().2 2 C

12、/OS-内核结构内核结构5/17/202311第五章 嵌入式实时操作系统分析C/OS-II的文件结构H2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202312第五章 嵌入式实时操作系统分析临界段临界段临界段临界段(Critical Sections)(Critical Sections)OS_ENTER_CRITICAL()OS_ENTER_CRITICAL()OS_ENTER_CRITICAL()OS_ENTER_CRITICAL()和和和和OS_EXIT_CRITICAL()OS_EXIT_CRITICAL()OS_EXIT_CRITICAL()OS_EXIT_CRITICAL()。因因因

13、因为为为为这这这这两两两两个个个个宏宏宏宏的的的的定定定定义义义义取取取取决决决决于于于于所所所所用用用用的的的的微微微微处处处处理理理理器器器器，故故故故在在在在文文文文件件件件OS_CPU.HOS_CPU.HOS_CPU.HOS_CPU.H中中中中可可可可以以以以找找找找到到到到相相相相应应应应宏宏宏宏定定定定义义义义。每每每每种种种种微微微微处理器都有自己的处理器都有自己的处理器都有自己的处理器都有自己的OS_CPU.HOS_CPU.HOS_CPU.HOS_CPU.H文件。文件。文件。文件。2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202313第五章 嵌入式实时操作系统分析任务task

14、典型的任务一个无限循环。void mytask(void*pdata)for(;)do something;waiting;do something;2 2 C/OS-内核结构内核结构l C/OSC/OS II 2.5 II 2.5版本支持版本支持6464个任务个任务，每个任务一个特定的，每个任务一个特定的优先级。优先级越高，数字越小。优先级。优先级越高，数字越小。l系统占用了系统占用了8 8个任务个任务，保留优先级为保留优先级为0 0、1 1、2 2、3 3、OS_LOWEST_PRIO-3OS_LOWEST_PRIO-3、OS_LOWEST_PRIO-2OS_LOWEST_PRIO-2、O

15、S_LOWEST_PRIO-1OS_LOWEST_PRIO-1、OS_LOWEST_PRIO-0OS_LOWEST_PRIO-0。5/17/202314第五章 嵌入式实时操作系统分析 一个任务通常是一个无限的循环。一个任务通常是一个无限的循环。一个任务看起一个任务看起来像其它来像其它C C的函数一样的函数一样，有函数返回类型，有形式参数，有函数返回类型，有形式参数变量，但是任务是绝不会返回的。故返回参数必须定义变量，但是任务是绝不会返回的。故返回参数必须定义成成voidvoid。不同的是，当任务完成以后，任务可以自我删除不同的是，当任务完成以后，任务可以自我删除不同的是，当任务完成以后，任务可

16、以自我删除不同的是，当任务完成以后，任务可以自我删除，如清单所示。注意如清单所示。注意任务代码并非真的删除了，任务代码并非真的删除了，C/OS-C/OS-只是简单地不再理会这个任务了，这个任务的代码也不只是简单地不再理会这个任务了，这个任务的代码也不会再运行会再运行，如果任务调用了，如果任务调用了OSTaskDel()OSTaskDel()，这个任务绝不，这个任务绝不会返回什么。会返回什么。2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202315第五章 嵌入式实时操作系统分析Task StructurevoidYourTask(void*pdata)(1)for(;)(2)/*用户代码*/调用

17、uC/OS-II的某种系统服务:OSMboxPend();OSMboxPend();OSQPend();OSQPend();OSSemPend();OSSemPend();OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);OSTimeDly();OSTimeDly();OSTimeDlyHMSM();OSTimeDlyHMSM();/*用户代码*/2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202316第五章 嵌入式实时操作系统分析任务状

18、态2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202317第五章 嵌入式实时操作系统分析任务级的任务调度-OSSchedn n C/OSC/OS是占先式实时多任务内核，优先级最高的任务一旦准备是占先式实时多任务内核，优先级最高的任务一旦准备就绪，则拥有就绪，则拥有CPUCPU的所有权开始投入运行。的所有权开始投入运行。n n C/OSC/OS中不支持时间片轮转法，每个任务的优先级要求不一样中不支持时间片轮转法，每个任务的优先级要求不一样且是唯一的，所以任务调度的工作就是：查找准备就绪的最高且是唯一的，所以任务调度的工作就是：查找准备就绪的最高优先级的任务并进行优先级的任务并进行上下文上下文(任

19、务）任务）切换。切换。n n C/OSC/OS任务调度所花的时间为常数，与应用程序中建立的任务任务调度所花的时间为常数，与应用程序中建立的任务数无关数无关。两个关键两个关键两个关键两个关键:l l优先级数分解为高三位和低三位分别确定；优先级数分解为高三位和低三位分别确定；优先级数分解为高三位和低三位分别确定；优先级数分解为高三位和低三位分别确定；l l高优先级有着小的优先级号高优先级有着小的优先级号高优先级有着小的优先级号高优先级有着小的优先级号 ；根据就绪表确定最高优先级根据就绪表确定最高优先级根据就绪表确定最高优先级根据就绪表确定最高优先级2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202

20、318第五章 嵌入式实时操作系统分析任务调度（任务调度（任务调度（任务调度（Task SchedulingTask Scheduling）C/OS-C/OS-总是运行进入就绪态任务中优先级最总是运行进入就绪态任务中优先级最高的那一个。确定哪个任务优先级最高，下面该哪个高的那一个。确定哪个任务优先级最高，下面该哪个任务运行了的工作是由调度器（任务运行了的工作是由调度器（SchedulerScheduler）完成的。）完成的。任务级的调度是由函数任务级的调度是由函数任务级的调度是由函数任务级的调度是由函数OSSched()OSSched()OSSched()OSSched()完成的。完成的。完成的

21、。完成的。中断级的调度是由另一个函数中断级的调度是由另一个函数中断级的调度是由另一个函数中断级的调度是由另一个函数OSIntExt()OSIntExt()OSIntExt()OSIntExt()完成的。完成的。完成的。完成的。这个函数将在以后描述。这个函数将在以后描述。OSSched()OSSched()的代码如程序清的代码如程序清单单 2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202319第五章 嵌入式实时操作系统分析Task schedulervoidOSSched(void)INT8Uy;INT8Uy;OS_ENTER_CRITICAL();OS_ENTER_CRITICAL();if

22、(OSLockNesting=0)&(OSIntNesting=0)if(OSLockNesting=0)&(OSIntNesting=0)(1)(1)y=OSUnMapTblOSRdyGrpy=OSUnMapTblOSRdyGrp;(2)(2)OSPrioHighRdy=(INT8U)(y3)+OSPrioHighRdy=(INT8U)(y0OSIntNesting0OSIntNesting0OSIntNesting0，或者由于用户至少调用了一次给，或者由于用户至少调用了一次给，或者由于用户至少调用了一次给，或者由于用户至少调用了一次给任务调度上锁函数任务调度上锁函数任务调度上锁函数任务调度

23、上锁函数OSSchedLock()OSSchedLock()OSSchedLock()OSSchedLock()，使，使，使，使OSLockNesting0OSLockNesting0OSLockNesting0OSLockNesting0。如果不是在中断如果不是在中断服务子程序调用服务子程序调用OSSched()OSSched()，并且任务调度是允许的，即没有上锁，则任，并且任务调度是允许的，即没有上锁，则任务调度函数将找出那个进入就绪态且优先级最高的任务务调度函数将找出那个进入就绪态且优先级最高的任务L(2)L(2)，进入就绪进入就绪进入就绪进入就绪态的任务在就绪任务表中有相应的位置位。一

24、旦找到那个优先级最高的任态的任务在就绪任务表中有相应的位置位。一旦找到那个优先级最高的任态的任务在就绪任务表中有相应的位置位。一旦找到那个优先级最高的任态的任务在就绪任务表中有相应的位置位。一旦找到那个优先级最高的任务，务，务，务，OSSched()OSSched()OSSched()OSSched()检验这个优先级最高的任务是不是当前正在运行的任务，检验这个优先级最高的任务是不是当前正在运行的任务，检验这个优先级最高的任务是不是当前正在运行的任务，检验这个优先级最高的任务是不是当前正在运行的任务，以此来避免不必要的任务调度以此来避免不必要的任务调度以此来避免不必要的任务调度以此来避免不必要的

25、任务调度L(3)L(3)L(3)L(3)。注意，在。注意，在C/OSC/OS中曾经是先得到中曾经是先得到OSTCBHighRdyOSTCBHighRdy然后和然后和OSTCBCurOSTCBCur做比较。因为这个比较是两个指针型变量的做比较。因为这个比较是两个指针型变量的比较，在比较，在8 8位和一些位和一些1616位微处理器中这种比较相对较慢。而在位微处理器中这种比较相对较慢。而在C/OS-C/OS-中中是两个整数的比较。并且，除非用户实际需要做任务切换，在查任务控制是两个整数的比较。并且，除非用户实际需要做任务切换，在查任务控制块优先级表块优先级表OSTCBPrioTblOSTCBPrio

26、Tbl时，不需要用指针变量来查时，不需要用指针变量来查OSTCBHighRdyOSTCBHighRdy。综。综合这两项改进，即用整数比较代替指针的比较和当需要任务切换时再查表，合这两项改进，即用整数比较代替指针的比较和当需要任务切换时再查表，使得使得C/OS-C/OS-比比C/OSC/OS在在8 8位和一些位和一些1616位微处理器上要更快一些位微处理器上要更快一些。2 2 C/OS-内核结构内核结构Task schedulerTask scheduler5/17/202321第五章 嵌入式实时操作系统分析为为为为实实实实现现现现任任任任务务务务切切切切换换换换，OSTCBHighRdyOST

27、CBHighRdyOSTCBHighRdyOSTCBHighRdy必必必必须须须须指指指指向向向向优优优优先先先先级级级级最最最最高高高高 的的的的 那那那那 个个个个 任任任任 务务务务 控控控控 制制制制 块块块块 OS_TCBOS_TCBOS_TCBOS_TCB，这这这这 是是是是 通通通通 过过过过 将将将将 以以以以OSPrioHighRdyOSPrioHighRdyOSPrioHighRdyOSPrioHighRdy为为为为下下下下标标标标的的的的OSTCBPrioTblOSTCBPrioTblOSTCBPrioTblOSTCBPrioTbl数数数数组组组组中中中中的的的的那那那那

28、个个个个元元元元素素素素赋赋赋赋给给给给OSTCBHighRdyOSTCBHighRdyOSTCBHighRdyOSTCBHighRdy来来来来实实实实现现现现的的的的L(4)L(4)L(4)L(4)。接接接接着着着着，统统统统计计计计计计计计数数数数器器器器OSCtxSwCtrOSCtxSwCtrOSCtxSwCtrOSCtxSwCtr加加加加1 1 1 1，以以以以跟跟跟跟踪踪踪踪任任任任务务务务切切切切换换换换次次次次数数数数L(5)L(5)L(5)L(5)。最最最最后宏调用后宏调用后宏调用后宏调用OS_TASK_SW()OS_TASK_SW()OS_TASK_SW()OS_TASK_S

29、W()来完成实际上的任务切换来完成实际上的任务切换来完成实际上的任务切换来完成实际上的任务切换L(6)L(6)L(6)L(6)。2 2 C/OS-内核结构内核结构Task schedulerTask scheduler5/17/202322第五章 嵌入式实时操作系统分析 任务切换很简单，由以下两步完成，任务切换很简单，由以下两步完成，任务切换很简单，由以下两步完成，任务切换很简单，由以下两步完成，将被挂起任务的微处理器寄将被挂起任务的微处理器寄将被挂起任务的微处理器寄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推入堆栈，然后将较高优先级的任务的寄存器

30、值从栈中恢复到寄存器推入堆栈，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。在存器中。在存器中。在存器中。在C/OS-C/OS-C/OS-C/OS-中，就绪任务的栈结构总是看起来跟刚刚发生中，就绪任务的栈结构总是看起来跟刚刚发生中，就绪任务的栈结构总是看起来跟刚刚发生中，就绪任务的栈结构总是看起来跟刚刚发生过中断一样，所有微处理器的寄存器都保存在栈中。换句话说，过中断一样，所有微处理器的寄存器都保存在栈中。换句话说，过中断一样，所有微处理器的寄存器都保存在栈中。换句话说，过中断一样，所有微处理器的寄存器都保存在栈中。换句话说，

31、C/OS-C/OS-C/OS-C/OS-运行就绪态的任务所要做的一切，只是恢复所有的运行就绪态的任务所要做的一切，只是恢复所有的运行就绪态的任务所要做的一切，只是恢复所有的运行就绪态的任务所要做的一切，只是恢复所有的CPUCPUCPUCPU寄存寄存寄存寄存器并运行中断返回指令。为了做任务切换，运行器并运行中断返回指令。为了做任务切换，运行器并运行中断返回指令。为了做任务切换，运行器并运行中断返回指令。为了做任务切换，运行OS_TASK_SW(),OS_TASK_SW(),OS_TASK_SW(),OS_TASK_SW(),人为人为人为人为模仿了一次中断。多数微处理器有软中断指令或者陷阱指令模仿

32、了一次中断。多数微处理器有软中断指令或者陷阱指令模仿了一次中断。多数微处理器有软中断指令或者陷阱指令模仿了一次中断。多数微处理器有软中断指令或者陷阱指令TRAPTRAPTRAPTRAP来实来实来实来实现上述操作。现上述操作。现上述操作。现上述操作。中断服务子程序或陷阱处理（中断服务子程序或陷阱处理（中断服务子程序或陷阱处理（中断服务子程序或陷阱处理（Trap hardlerTrap hardlerTrap hardlerTrap hardler），也称作），也称作），也称作），也称作事故处理（事故处理（事故处理（事故处理（exception handlerexception handlerex

33、ception handlerexception handler），必须提供中断向量给汇编语言函），必须提供中断向量给汇编语言函），必须提供中断向量给汇编语言函），必须提供中断向量给汇编语言函数数数数OSCtxSw()OSCtxSw()OSCtxSw()OSCtxSw()。OSCtxSw()OSCtxSw()OSCtxSw()OSCtxSw()除了需要除了需要除了需要除了需要OS_TCBHighRdyOS_TCBHighRdyOS_TCBHighRdyOS_TCBHighRdy指向即将被挂起的指向即将被挂起的指向即将被挂起的指向即将被挂起的任务，还需要让当前任务控制块任务，还需要让当前任务控制

34、块任务，还需要让当前任务控制块任务，还需要让当前任务控制块OSTCBCurOSTCBCurOSTCBCurOSTCBCur指向即将被挂起的任务。指向即将被挂起的任务。指向即将被挂起的任务。指向即将被挂起的任务。OSSched()OSSched()OSSched()OSSched()的所有代码都属临界段代码。在寻找进入就绪态的的所有代码都属临界段代码。在寻找进入就绪态的的所有代码都属临界段代码。在寻找进入就绪态的的所有代码都属临界段代码。在寻找进入就绪态的优先级最高的任务过程中，为防止中断服务子程序把一个或几个任务优先级最高的任务过程中，为防止中断服务子程序把一个或几个任务优先级最高的任务过程中

35、，为防止中断服务子程序把一个或几个任务优先级最高的任务过程中，为防止中断服务子程序把一个或几个任务的就绪位置位，中断是被关掉的。为缩短切换时间，的就绪位置位，中断是被关掉的。为缩短切换时间，的就绪位置位，中断是被关掉的。为缩短切换时间，的就绪位置位，中断是被关掉的。为缩短切换时间，OSSched()OSSched()OSSched()OSSched()全部全部全部全部代码都可以用汇编语言写代码都可以用汇编语言写代码都可以用汇编语言写代码都可以用汇编语言写。为增加可读性，可移植性和将汇编语言代。为增加可读性，可移植性和将汇编语言代。为增加可读性，可移植性和将汇编语言代。为增加可读性，可移植性和将

36、汇编语言代码最少化，码最少化，码最少化，码最少化，OSSched()OSSched()OSSched()OSSched()是用是用是用是用C C C C写的。写的。写的。写的。Task schedulerTask scheduler5/17/202323第五章 嵌入式实时操作系统分析 给调度器上锁函数给调度器上锁函数OSSchedlock()OSSchedlock()OSSchedlock()OSSchedlock()用于禁止任务调度用于禁止任务调度用于禁止任务调度用于禁止任务调度，直到，直到任务完成任务完成后调用给调度器开锁函数后调用给调度器开锁函数OSSchedUnlock()OSSche

37、dUnlock()OSSchedUnlock()OSSchedUnlock()为止。为止。调用调用调用调用OSSchedlock()OSSchedlock()OSSchedlock()OSSchedlock()的任务保持对的任务保持对的任务保持对的任务保持对CPUCPUCPUCPU的控制权，尽管有个优先级更高的的控制权，尽管有个优先级更高的的控制权，尽管有个优先级更高的的控制权，尽管有个优先级更高的任务进入了就绪态。然而，此时中断是可以被识别的，中断服务也能得到任务进入了就绪态。然而，此时中断是可以被识别的，中断服务也能得到任务进入了就绪态。然而，此时中断是可以被识别的，中断服务也能得到任务进

38、入了就绪态。然而，此时中断是可以被识别的，中断服务也能得到（假设中断是开着的）（假设中断是开着的）（假设中断是开着的）（假设中断是开着的）。OSSchedlock()OSSchedlock()OSSchedlock()OSSchedlock()和和和和OSSchedUnlock()OSSchedUnlock()OSSchedUnlock()OSSchedUnlock()必须成对使用。必须成对使用。必须成对使用。必须成对使用。变量变量变量变量OSLockNestingOSLockNestingOSLockNestingOSLockNesting跟踪跟踪跟踪跟踪OSSchedLock()OSSch

39、edLock()OSSchedLock()OSSchedLock()函数被调用的次数函数被调用的次数函数被调用的次数函数被调用的次数，以允许嵌套以允许嵌套以允许嵌套以允许嵌套的函数包含临界段代码，这段代码其它任务不得干预。的函数包含临界段代码，这段代码其它任务不得干预。的函数包含临界段代码，这段代码其它任务不得干预。的函数包含临界段代码，这段代码其它任务不得干预。C/OS-C/OS-允许嵌套允许嵌套深度达深度达255255层。层。当当OSLockNestingOSLockNesting等于零时，调度重新得到允许。等于零时，调度重新得到允许。函数函数OSSchedLockOSSchedLock(

40、)()和和OSSchedUnlock()OSSchedUnlock()的使用要非常谨慎，因为它们影响的使用要非常谨慎，因为它们影响C/OS-C/OS-对任务对任务的正常管理。的正常管理。给调度器上锁和开锁给调度器上锁和开锁给调度器上锁和开锁给调度器上锁和开锁(Locking and UnLocking the Scheduler)(Locking and UnLocking the Scheduler)2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202324第五章 嵌入式实时操作系统分析void OSSchedLock(void)if(OSRunning=TRUE)OS_ENTER_CRITI

41、CAL();if(OSLockNesting0)OSLockNesting-;if(OSLockNesting=0)&(OSIntNesting=0)OS_EXIT_CRITICAL()OS_EXIT_CRITICAL();OSSched();OSSched();elseOS_EXIT_CRITICAL();OS_EXIT_CRITICAL();elseOS_EXIT_CRITICAL();OS_EXIT_CRITICAL();2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202327第五章 嵌入式实时操作系统分析任务切换n n将被挂起的任务寄存器入栈n n将较高优先级任务的寄存器出栈任务级的任

42、务切换任务级的任务切换任务级的任务切换任务级的任务切换OS_TASK_SW()OS_TASK_SW()n nOS_TASK_SW()是宏调用，含有微处理器的软中断指令n nOS_TASK_SW()将处理器相关的软件中断机制封装起来，便于操作系统移植2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202328第五章 嵌入式实时操作系统分析调用OS_TASK_SW()前的数据结构低优先级任务低优先级任务OS_TCBOSTCBCur(1)存贮器低地址存贮器高地址堆栈方向堆栈方向SPR1R2R3R4PCPSW存贮器低地址存贮器高地址高优先级任务高优先级任务OS_TCBOSTCBHighRdy(3)(2)C

43、PU(4)(5)PSWPCR1R2R3R42 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202329第五章 嵌入式实时操作系统分析保存当前CPU寄存器的值低优先级任务低优先级任务低优先级任务低优先级任务OSOS_ _TCBTCBOSTCBCurPSWPCR1R2R3R4存贮器低地址存贮器高地址堆栈方向堆栈方向SPR1R2R3R4PCPSWPSWPCR1R2R3R4存贮器低地址存贮器高地址高优先级任务高优先级任务高优先级任务高优先级任务OSOS_ _TCBTCBOSTCBHighRdy(3)(2)CPU(4)(5)(1)(3)2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202330第五章 嵌入式实

44、时操作系统分析重新装入要运行的任务低优先级任务低优先级任务低优先级任务低优先级任务OSOS_ _TCBTCBOSTCBCurPSWPCR1R2R3R4存贮器低地址存贮器高地址堆栈方向堆栈方向SPR1R2R3R4PCPSWPSWPCR1R2R3R4存贮器低地址存贮器高地址高优先级任务高优先级任务高优先级任务高优先级任务OSOS_ _TCBTCBOSTCBHighRdyOSTCBCur(1)(2)CPU(4)(1)(3)(4)2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202331第五章 嵌入式实时操作系统分析任务切换OS_TASK_SW()的代码Void Void Void Void OSCtx

45、SwOSCtxSwOSCtxSwOSCtxSw(void)(void)(void)(void)将将将将R1,R2,R3R1,R2,R3R1,R2,R3R1,R2,R3及及及及R4R4R4R4推入当前堆栈；推入当前堆栈；推入当前堆栈；推入当前堆栈；OSTCBCurOSTCBCurOSTCBCurOSTCBCurOSTCBStkPtr=SP;OSTCBStkPtr=SP;OSTCBStkPtr=SP;OSTCBStkPtr=SP;OSTCBCur =OSTCBHighRdy;OSTCBCur =OSTCBHighRdy;OSTCBCur =OSTCBHighRdy;OSTCBCur =OSTCBH

46、ighRdy;SP =OSTCBHighRdy SP =OSTCBHighRdy SP =OSTCBHighRdy SP =OSTCBHighRdy OSTCBStkPtrOSTCBStkPtrOSTCBStkPtrOSTCBStkPtr;将将将将R4,R3,R2R4,R3,R2R4,R3,R2R4,R3,R2及及及及R1R1R1R1从新堆栈中弹出；从新堆栈中弹出；从新堆栈中弹出；从新堆栈中弹出；执行中断返回指令；执行中断返回指令；执行中断返回指令；执行中断返回指令；2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202332第五章 嵌入式实时操作系统分析C/OS-II中的中断l l中断：中断：中

47、断：中断：由于某种事件的发生，而导致程序流程的改变。产由于某种事件的发生，而导致程序流程的改变。产由于某种事件的发生，而导致程序流程的改变。产由于某种事件的发生，而导致程序流程的改变。产生中断的事件称为中断源。生中断的事件称为中断源。生中断的事件称为中断源。生中断的事件称为中断源。l lCPUCPU响应中断的条件：响应中断的条件：响应中断的条件：响应中断的条件：n n至少有一个中断源向至少有一个中断源向至少有一个中断源向至少有一个中断源向CPUCPU发出中断信号；发出中断信号；发出中断信号；发出中断信号；n n系统允许中断，且对此中断信号未予屏蔽系统允许中断，且对此中断信号未予屏蔽系统允许中断

48、，且对此中断信号未予屏蔽系统允许中断，且对此中断信号未予屏蔽l l中断类型：中断类型：中断类型：中断类型：n n硬件中断硬件中断硬件中断硬件中断 外部中断外部中断外部中断外部中断 陷井中断陷井中断陷井中断陷井中断现场控制量的中断现场控制量的中断现场控制量的中断现场控制量的中断 C/OSC/OSC/OSC/OS中中中中，中中中中断断断断服服服服务务务务子子子子程程程程序序序序要要要要用用用用汇汇汇汇编编编编语语语语言言言言来来来来写写写写。然然然然而而而而，如如如如果果果果用用用用户户户户使使使使用用用用的的的的C C C C语语语语言言言言编编编编译译译译器器器器支支支支持持持持在在在在线线线

49、线汇汇汇汇编编编编语语语语言言言言的的的的话话话话，用用用用户户户户可可可可以以以以直直直直接接接接将将将将中中中中断断断断服服服服务务务务子子子子程程程程序序序序代代代代码码码码放放放放在在在在C C C C语语语语言言言言的的的的程程程程序序序序文文文文件件件件中中中中。中断服务子程序的示意码如程序清单所示。中断服务子程序的示意码如程序清单所示。中断服务子程序的示意码如程序清单所示。中断服务子程序的示意码如程序清单所示。2 2 C/OS-内核结构内核结构5/17/202333第五章 嵌入式实时操作系统分析C/OS-II中的中断服务子程序用户中断服务子程序：用户中断服务子程序：用户中断服务子

50、程序：用户中断服务子程序：保存全部保存全部CPUCPU寄存器；寄存器；(1)调用调用OSIntEnter()OSIntEnter()或或OSIntNestingOSIntNesting直接加直接加1 1；(2)if(OSIntNesting=1)if(OSIntNesting=1)if(OSIntNesting=1)if(OSIntNesting=1)OSTCBCur-OSTCBStkPtr=SP;OSTCBCur-OSTCBStkPtr=SP;OSTCBCur-OSTCBStkPtr=SP;OSTCBCur-OSTCBStkPtr=SP;清中断源；清中断源；清中断源；清中断源；重新开中断；重