開發51單片機操作系統應注意的問題

(1)操作系統軟件的代碼不能太長

因為51系列單片機的系統硬件資源相對匱乏，如果操作系統的代碼比應用程序的代碼還大,甚至使得用戶的應用程序要考慮給操作系統讓出資源，這樣的操作系統即使功能再完善，也不實用。現在流行的嵌入式操作系統就不能應用于51系列單片機，原因是代碼太大。開發一個5000行的基于裸機的應用程序也就是占用 7~8KB ROM空間，一個操作系統用掉了幾十KB，占空間不算，實時性的優勢恐怕也沒了(執行這么多的指令要時間)。所以，μCOS的作者也不支持將他的代碼移植到51系列單片機上，這也就不奇怪了。

(2)操作系統不能占用太多的片內RAM空間

51系列單片機只有128個或者256個字節的片內RAM空間，稍微不注意就用完了。如果操作系統把片內的RAM使用得所剩無幾，那用戶的應用程序用什么? 如果說用戶的程序可以把變量定義在片外RAM中的話，那么系統的硬件堆棧放在哪? 眾所周知，51系列單片機的硬件堆棧不能放在片外，所以要在51系列單片機上開發操作系統的話就要少用它的片內RAM。但是不用片內RAM是辦不到的，因為操作系統也要傳遞參數，也要使用堆棧。C51單片機的C函數傳遞參數是通過寄存器和存儲器的,不能通過堆棧。但是可以通過一些措施使得操作系統代碼少用片內RAM。

(3)解決好函數的重入問題

開發實時占先式的操作系統，可重入函數是非用不可的。可重入函數可以被一個以上的任務調用，而不必擔心數據被破壞。可重入函數任何時候都可以被中斷，一段時間后又可以運行，而應用數據不會丟失。使得函數具有可重入性必須使得函數能夠滿足下列三個條件之一：

① 不使用共享資源;

② 在使用共享資源時關中斷，使用完畢后再開中斷;

③ 在使用共享資源時申請信號量，使用完后釋放信號量。

這些條件在標準C中編程很容易實現，但是在Keil C51中就比較麻煩。因為標準C是把局部變量分配到用戶堆棧中(動態分配)，而Keil C51將局部變量分配到寄存器或內存固定地址(靜態分配)，并通過變量覆蓋分析的方法，使多個函數的局部變量使用相同的內存地址以減少內存占用。在 Keil C51中，如果局部變量分配在寄存器中還好些，如果局部變量分配在內存中就比較麻煩。

(4)堆棧的分配問題

占先式操作系統的主要任務就是進行任務的調度，通過對任務的實時調度來完成系統的功能。任務調度過程中，不可避免的發生任務對系統資源的搶占問題，因為系統中 CPU只有一個，而每個任務都認為自己是CPU的絕對占用者，每一個任務都是一個死循環。任務間進行切換的依據就是各自的優先級，一個高優先級的任務可以通過任務調度函數或者中斷退出函數等來中止正在運行的任務。被中斷的任務只有自己的優先級在當前就緒任務表中最高時，才能從被中斷處繼續運行。這就需要為每個任務分配任務堆棧，來保存任務的環境變量。由于每個任務在不同時刻被中斷時需要保存的環境變量數目不同，所以任務堆棧空間的分配問題也是一門學問。