建立一個AVR的RTOS（5）—完善的協作式的內核

現在為上面的協作式內核添加一些OS中所必須的服務：

1、掛起和重新運行任務

2、信號量(在必要時候，可以擴展成郵箱和信息隊列)

3、延時

#include <avr/io.h>

#include

#include

unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl asm("r2"); //任務運行就緒表

register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在運行的任務

#define OS_TASKS 3 //設定運行任務的數量

struct TaskCtrBlock

{

unsigned int OSTaskStackTop; //保存任務的堆棧頂

unsigned int OSWaitTick; //任務延時時鐘

} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被編譯器占用

register unsigned char tempR4 asm("r4");

register unsigned char tempR5 asm("r5");

register unsigned char tempR6 asm("r6");

register unsigned char tempR7 asm("r7");

register unsigned char tempR8 asm("r8");

register unsigned char tempR9 asm("r9");

register unsigned char tempR10 asm("r10");

register unsigned char tempR11 asm("r11");

register unsigned char tempR12 asm("r12");

register unsigned char tempR13 asm("r13");

register unsigned char tempR14 asm("r14");

register unsigned char tempR15 asm("r15");

register unsigned char tempR16 asm("r16");

register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任務

void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)

{

unsigned char i;

*Stack--=(unsigned int)Task>>8; //將任務的地址高位壓入堆棧，

*Stack--=(unsigned int)Task; //將任務的地址低位壓入堆棧，

*Stack--=0x00; //R1 __zero_reg__

*Stack--=0x00; //R0 __tmp_reg__

*Stack--=0x80;

//SREG在任務中，開啟全局中斷

for(i=0;i<14;i++) //在avr-libc中的FAQ中的What registers are used by the C compiler?

*Stack--=i; //描述了寄存器的作用

TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //將人工堆棧的棧頂，保存到堆棧的數組中

OSRdyTbl|=0x01<

}

//開始任務調度,從最低優先級的任務的開始

void OSStartTask()

{

OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;

SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;

__asm__ __volatile__( "reti" "nt" );

}

//進行任務調度

void OSSched(void)

{

//根據中斷時保存寄存器的次序入棧，模擬一次中斷后，入棧的情況

__asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__ nt"); //R1

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt"); //R0

__asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ nt"); //保存狀態寄存器SREG

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt");

__asm__ __volatile__("CLR __zero_reg__ nt"); //R0重新清零

__asm__ __volatile__("PUSH R18 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R19 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R20 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R21 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R22 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R23 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R24 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R25 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R26 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R27 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R30 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R31 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R28 nt"); //R28與R29用于建立在堆棧上的指針

__asm__ __volatile__("PUSH R29 nt"); //入棧完成

TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP; //將正在運行的任務的堆棧底保存

unsigned char OSNextTaskID; //在現有堆棧上開設新的空間

for (OSNextTaskID = 0; //進行任務調度

OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<

OSNextTaskID++);

OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;

cli(); //保護堆棧轉換

SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;

sei();

//根據中斷時的出棧次序

__asm__ __volatile__("POP R29 nt");

__asm__ __volatile__("POP R28 nt");

__asm__ __volatile__("POP R31 nt");

__asm__ __volatile__("POP R30 nt");

__asm__ __volatile__("POP R27 nt");

__asm__ __volatile__("POP R26 nt");

__asm__ __volatile__("POP R25 nt");

__asm__ __volatile__("POP R24 nt");

__asm__ __volatile__("POP R23 nt");

__asm__ __volatile__("POP R22 nt");

__asm__ __volatile__("POP R21 nt");

__asm__ __volatile__("POP R20 nt");

__asm__ __volatile__("POP R19 nt");

__asm__ __volatile__("POP R18 nt");

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //SERG出棧并恢復

__asm__ __volatile__("OUT __SREG__,__tmp_reg__ nt"); //

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //R0出棧

__asm__ __volatile__("POP __zero_reg__ nt"); //R1出棧

//中斷時出棧完成

}

////////////////////////////////////////////任務處理

//掛起任務

void OSTaskSuspend(unsigned char prio)

{

TCB[prio].OSWaitTick=0;

OSRdyTbl &= ~(0x01<

if(OSTaskRunningPrio==prio) //當要掛起的任務為當前任務

OSSched(); //從新調度

}

//恢復任務可以讓被OSTaskSuspend或OSTimeDly暫停的任務恢復

void OSTaskResume(unsigned char prio)

{

OSRdyTbl |= 0x01<

TCB[prio].OSWaitTick=0; //將時間計時設為0,到時

if(OSTaskRunningPrio>prio) //當要當前任務的優先級低于重置位的任務的優先級

OSSched(); //從新調度//從新調度

}

//任務延時

void OSTimeDly(unsigned int ticks)

{

if(ticks) //當延時有效

{

OSRdyTbl &= ~(0x01<

TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;

OSSched(); //從新調度

}

}

//信號量

struct SemBlk

{

unsigned char OSEventType; //型號0,信號量獨占型；1信號量共享型

unsigned char OSEventState; //狀態0,不可用;1,可用

unsigned char OSTaskPendTbl; //等待信號量的任務列表

} Sem[10];

//初始化信號量

void OSSemCreat(unsigned char Index,unsigned char Type)

{

Sem[Index].OSEventType=Type; //型號0,信號量獨占型；1信號量共享型

Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;

Sem[Index].OSEventState=0;

}

//任務等待信號量,掛起

unsigned char OSTaskSemPend(unsigned char Index,unsigned int Timeout)

{

//unsigned char i=0;

if(Sem[Index].OSEventState) //信號量有效

{

if(Sem[Index].OSEventType==0) //如果為獨占型

Sem[Index].OSEventState = 0x00; //信號量被獨占，不可用

}

else

{ //加入信號的任務等待表

Sem[Index].OSTaskPendTbl |= 0x01<

OSRdyTbl &= ~(0x01<

TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=Timeout; //如延時為0，剛無限等待

OSSched(); //從新調度

if(TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick==0) return 0;

}

return 1;

}

//發送一個信號量，可以從任務或中斷發送

void OSSemPost(unsigned char Index)

{

if(Sem[Index].OSEventType) //當要求的信號量是共享型

{

Sem[Index].OSEventState=0x01; //使信號量有效

OSRdyTbl |=Sem [Index].OSTaskPendTbl; //使在等待該信號的所有任務就緒

Sem[Index].OSTaskPendTbl=0; //清空所有等待該信號的等待任務

}

else //當要求的信號量為獨占型

{

unsigned char i;

for (i = 0; i < OS_TASKS && !(Sem[Index].OSTaskPendTbl & (0x01<

if(i < OS_TASKS) //如果有任務需要

{

Sem[Index].OSTaskPendTbl &= ~(0x01<

OSRdyTbl |= 0x01<

}

else

{

Sem[Index].OSEventState =1; //使信號量有效

}

}

}

//從任務發送一個信號量，并進行調度

void OSTaskSemPost(unsigned char Index)

{

OSSemPost(Index);

OSSched();

}

//清除一個信號量,只對共享型的有用。

//對于獨占型的信號量，在任務占用后，就交得不可以用了。

void OSSemClean(unsigned char Index)

{

Sem[Index].OSEventState =0; //要求的信號量無效

}

void TCN0Init(void) //計時器0

{

TCCR0 = 0;

TCCR0 |= (1<

TIMSK |= (1<

TCNT0 = 100; //置計數起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)

{

unsigned char i;

for(i=0;i

{

if(TCB[i].OSWaitTick)

{

TCB[i].OSWaitTick--;

if(TCB[i].OSWaitTick==0) //當任務時鐘到時,必須是由定時器減時的才行

{

OSRdyTbl |= (0x01<

}

}

}

TCNT0=100;

}

void Task0()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTB=j++;

OSTaskSuspend(1); //掛起任務1

OSTaskSemPost(0);

OSTimeDly(50);

OSTaskResume(1); //恢復任務1

OSSemClean(0);

OSTimeDly(50);

}

}

void Task1()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTC=j++;

OSTimeDly(5);

}

}

void Task2()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

OSTaskSemPend(0,10);

PORTD=j++;

OSTimeDly(5);

}

}

void TaskScheduler()

{

while(1)

{

OSSched(); //反復進行調度

}

}

int main(void)

{

TCN0Init();

OSRdyTbl=0;

OSSemCreat(0,1); //將信號量設為共享型

OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);

OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);

OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);

OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);

OSStartTask();

}