uC/OS-II的系統架構

1. uC/OS-II文件結構

與處理器無關的代碼：OS_CORE.C, OS_FLAG.C, OS_MBOX.C, OS_MEM.C, OS_MUTEX.C, OS_Q.C, OS_SEM.C, OS_TASK.C, OS_TIME.C, UCOS_II.C, UCOS_II.H。

配置文件(與應用程序有關)：OS_CFG.H, INCLUDES.H

與處理器有關的代碼(移植)：OS_CPU.H, OS_CPU_A.ASM, OS_CPU_C.C

2. uC/OS-II組成部分

uC/OS-II大致可以分成系統核心(包含任務調度)、任務管理、時間管理、多任務同步與通信、內存管理、CPU移植等部分。

(1) 核心部分(OSCore.c) ：uC/OS-II處理核心，包括初始化、啟動、中斷管理、時鐘中斷、任務調度及事件處理等用于系統基本維持的函數。

(2) 任務管理(OSTask.c) ：包含與任務操作密切相關的函數，包括任務建立、刪除、掛起及恢復等，uC/OS II以任務為基本單位進行調度。

(3) 時鐘部分(OSTime.c) ：uC/OS-II中最小時鐘單位是timetick(時鐘節拍)，其中包含時間延遲、時鐘設置及時鐘恢復等與時鐘相關的函數。

(4) 多任務同步與通信(OSMbox.c, OSQ.c, OSSem.c, OSMutex.c, OSFlag.c)：包含事件管理函數，涉及Mbox、msgQ、Sem、Mutex、Flag等。

(5) 內存管理部分(OSMem.c)：主要用于構建私有的內存分區管理機制，其中包含創建memPart、申請/釋放memPart、獲取分區信息等函數。

(6) CPU接口部分：uC/OS-II針對特定CPU的移植部分，由于牽涉到SP等系統指針，通常用匯編語言編寫，包括任務切換、中斷處理等內容。

3. uC/OS-II任務狀態

在uC/OS-II中，一個任務就是一個線程，該任務可以認為CPU完全屬于它自己。任務有自己的堆棧和CPU寄存器，并且被賦予一定的優先級。任務可能處于睡眠、就緒、運行、等待或中斷服務狀態之一。

(1) uC/OS-II調度算法

uC/OS-II采用基于優先級的調度算法，總是選擇當前處于就緒狀態的優先級最高的任務進行調度。uC/OS-II是可搶占性的強實時性OS，在完成中斷后允許進行新的任務調度。

uC/OS-II有兩種調度方式：任務級任務調度、中斷級任務調度。

(2) 應用程序中函數的調用關系

#include “includes.h”

#define TASK_STK_SIZE 512 // 定義堆棧長度(1024字節)

OS_STK TaskStk[TASK_STK_SIZE]; // 定義一個數組來作為任務堆棧

void main()

{

……

OSInit(); // 初始化uC/OS-IIi

……

OSTaskCreate(MyTask1,……); // 創建用戶任務1

OSTaskCreate(MyTask2,……); // 創建用戶任務2

……

OSStart(); // 啟動任務

……

}

void MyTask(void *pdata)

{

for (;;)

{

可以被中斷的任務代碼;

OS_ENTER_CRITICAL(); //進入臨階段(關中斷)

不可以被中斷的任務代碼;

OS_EXIT_CRITICAL(); //退出臨階段 (開中斷)

可以被中斷的任務代碼;

}

}

空任務塊鏈表(所有任務控制塊還沒有分配給任務)，是在應用程序調用函數OSInit()對系統進行初始化時建立的。

任務建立時，首先會調用OSTaskStkInit()，也會調用函數OS_TCBInit()初始化任務控制塊OS_TCB,函數OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調用任務控制塊初始化函數OS_TCBInit()。

OS_TCBInit()然后調用OSTCBCreatHook()。OSTCBCreatHook()是用戶自定義的函數。

當用戶程序調用函數OSTaskCreate()創建一個任務時，這個函數會調用系統函數OSTCBInit()來為任務控制塊進行初始化。這個函數首先為被創建任務從空任務控制塊鏈表獲取一個任務控制塊，然后利用任務的屬性對任務控制塊各個成員進行賦值，最后再把這個任務控制塊鏈入到任務控制塊鏈表的頭部。

uC/OS-II有兩種調度器：

任務級調度器(由OSSched()實現)、中斷級調度器(由OSIntExt()實現)

(3) 任務級任務調度

指在非中斷返回時進行任務調度，一般發生在當前任務因時間延遲或等待某事件而阻塞或被掛起，或有更高優先級的任務處于就緒狀態。

任務的基本信息：

· CPU的PC寄存器：任務當前執行的位置;

· CPU的通用寄存器：任務當前執行涉及的臨時數據;

· CPU的狀態寄存器：存儲當前CPU的狀態。

任務級任務切換：從一個任務直接切換至另一個任務，不涉及CPU狀態的切換，OS_TASK_SW()既保存當前任務上下文，又恢復新任務上下文。

過程：OS_Sched() -> OS_SchedNew() -> OS_TASK_SW()