μC/OS-II的任務(wù)之間的通訊與同步

在μC/OS-II中，有多種方法可以保護(hù)任務(wù)之間的共享數(shù)據(jù)和提供任務(wù)之間的通訊。在前面的章節(jié)中，已經(jīng)講到了其中的兩種：

一是利用宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()來關(guān)閉中斷和打開中斷。當(dāng)兩個(gè)任務(wù)或者一個(gè)任務(wù)和一個(gè)中斷服務(wù)子程序共享某些數(shù)據(jù)時(shí)，可以采用這種方法，詳見3.00節(jié)臨界段、8.03.02節(jié) OS_ENTER_CRITICAL() 和OS_EXIT_CRITICAL()及9.03.02節(jié)臨界段，OS_CPU.H;

二是利用函數(shù)OSSchedLock()和OSSchekUnlock()對μC/OS-II中的任務(wù)調(diào)度函數(shù)上鎖和開鎖。用這種方法也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，詳見3.06節(jié) 給調(diào)度器上鎖和開鎖。

本章將介紹另外三種用于數(shù)據(jù)共享和任務(wù)通訊的方法：信號量、郵箱和消息隊(duì)列。

圖F6.1介紹了任務(wù)和中斷服務(wù)子程序之間是如何進(jìn)行通訊的。

一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序可以通過事件控制塊ECB(EventCONtrolBlocks)來向另外的任務(wù)發(fā)信號[F6.1A(1)]。這里，所有的信號都被看成是事件(Event)。這也說明為什么上面把用于通訊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫做事件控制塊。一個(gè)任務(wù)還可以等待另一個(gè)任務(wù)或中斷服務(wù)子程序給它發(fā)送信號[F6.1A(2)]。這里要注意的是，只有任務(wù)可以等待事件發(fā)生，中斷服務(wù)子程序是不能這樣做的。對于處于等待狀態(tài)的任務(wù)，還可以給它指定一個(gè)最長等待時(shí)間，以此來防止因?yàn)榈却氖录]有發(fā)生而無限期地等下去。

多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)等待同一個(gè)事件的發(fā)生[F6.1B]。在這種情況下，當(dāng)該事件發(fā)生后，所有等待該事件的任務(wù)中，優(yōu)先級最高的任務(wù)得到了該事件并進(jìn)入就緒狀態(tài)，準(zhǔn)備執(zhí)行。上面講到的事件，可以是信號量、郵箱或者消息隊(duì)列等。當(dāng)事件控制塊是一個(gè)信號量時(shí)，任務(wù)可以等待它，也可以給它發(fā)送消息。

圖6.1事件控制塊的使用

6.1 事件控制塊ECB

μC/OS-II通過uCOS_II.H中定義的OS_EVENT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來維護(hù)一個(gè)事件控制塊的所有信息[程序清單L6.1]，也就是本章開篇講到的事件控制塊ECB。該結(jié)構(gòu)中除了包含了事件本身的定義，如用于信號量的計(jì)數(shù)器，用于指向郵箱的指針，以及指向消息隊(duì)列的指針數(shù)組等，還定義了等待該事件的所有任務(wù)的列表。程序清單L6.1是該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。

程序清單L6.1ECB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

typedefSTruct{

void*OSEventPtr;/*指向消息或者消息隊(duì)列的指針*/

INT8UOSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE];/*等待任務(wù)列表*/

INT16UOSEventCnt;/*計(jì)數(shù)器(當(dāng)事件是信號量時(shí))*/

INT8UOSEventType;/*時(shí)間類型*/

INT8UOSEventGrp;/*等待任務(wù)所在的組*/

}OS_EVENT;

.OSEventPtr指針,只有在所定義的事件是郵箱或者消息隊(duì)列時(shí)才使用。 當(dāng)所定義的事件是郵箱時(shí)，它指向一個(gè)消息，而當(dāng)所定義的事件是消息隊(duì)列時(shí)，它指向一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，詳見6.06節(jié)消息郵箱和6.07節(jié)消息隊(duì)列。

.OSEventTbl[] 和 .OSEventGrp 很像前面講到的OSRdyTbl[]和OSRdyGrp，只不過前兩者包含的是等待某事件的任務(wù)，而后兩者包含的是系統(tǒng)中處于就緒狀態(tài)的任務(wù)。(見3.04節(jié)就緒表)

.OSEventCnt 當(dāng)事件是一個(gè)信號量時(shí)，.OSEventCnt是用于信號量的計(jì)數(shù)器，(見6.05節(jié)信號量)。

.OSEventType 定義了事件的具體類型。它可以是信號量(OS_EVENT_SEM)、郵箱

(OS_EVENT_TYPE_MBOX)或消息隊(duì)列(OS_EVENT_TYPE_Q)中的一種。用戶要根據(jù)該域的具體值

來調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)函數(shù)，以保證對其進(jìn)行的操作的正確性。

每個(gè)等待事件發(fā)生的任務(wù)都被加入到該事件事件控制塊中的等待任務(wù)列表中，該列表包括.OSEventGrp和.OSEventTbl[]兩個(gè)域。變量前面的[.]說明該變量是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)域。在這

里，所有的任務(wù)的優(yōu)先級被分成8組(每組8個(gè)優(yōu)先級)，分別對應(yīng).OSEventGrp中的8位。當(dāng)

某組中有任務(wù)處于等待該事件的狀態(tài)時(shí)，.OSEventGrp中對應(yīng)的位就被置位。相應(yīng)地，該任務(wù)

在.OSEventTbl[]中的對應(yīng)位也被置位。.OSEventTbl[]數(shù)組的大小由系統(tǒng)中任務(wù)的最低優(yōu)先級

決定，這個(gè)值由uCOS_II.H中的OS_LOWEST_PRIO常數(shù)定義。這樣，在任務(wù)優(yōu)先級比較少的情況

下，減少μC/OS-II對系統(tǒng)RAM的占用量。

當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生后，該事件的等待事件列表中優(yōu)先級最高的任務(wù)，也即在.OSEventTbl[]中，所有被置1的位中，優(yōu)先級代碼最小的任務(wù)得到該事件。圖F6.2給出

了.OSEventGrp和.OSEventTbl[]之間的對應(yīng)關(guān)系。該關(guān)系可以描述為：

當(dāng).OSEventTbl[0]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第0位為1。

當(dāng).OSEventTbl[1]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第1位為1。

當(dāng).OSEventTbl[2]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第2位為1。

當(dāng).OSEventTbl[3]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第3位為1。

當(dāng).OSEventTbl[4]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第4位為1。

當(dāng).OSEventTbl[5]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第5位為1。

當(dāng).OSEventTbl[6]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第6位為1。

當(dāng).OSEventTbl[7]中的任何一位為1時(shí)，.OSEventGrp中的第7位為1。

圖F6.2事件的等待任務(wù)列表

下面的代碼將一個(gè)任務(wù)放到事件的等待任務(wù)列表中。

程序清單L6.2——將一個(gè)任務(wù)插入到事件的等待任務(wù)列表中

pevent->OSEventGrp|=OSMapTbl[prio>>3];

pevent->OSEventTbl[prio>>3]|=OSMapTbl[prio0x07];

其中，prio是任務(wù)的優(yōu)先級，pevent是指向事件控制塊的指針。

從程序清單L6.2可以看出，插入一個(gè)任務(wù)到等待任務(wù)列表中所花的時(shí)間是相同的，和表中現(xiàn)有多少個(gè)任務(wù)無關(guān)。從圖F6.2中可以看出該算法的原理：任務(wù)優(yōu)先級的最低3位決定了該任務(wù)在相應(yīng)的.OSEventTbl[]中的位置，緊接著的3位則決定了該任務(wù)優(yōu)先級在.OSEventTbl[]中的字節(jié)索引。該算法中用到的查找表OSMapTbl[](定義在OS_CORE.C中)一般在ROM中實(shí)現(xiàn)。