一種嵌入式微調度器的實現方法

　　3.2.2 任務調度算法及實現

　　這種算法已在16位單片機Motorola MC9S12DP256B和8位單片機AT89C52上實現。一些與硬件相關的算法，主要給出在MC9S12DP256B上的算法實現。

　　①建立任務Os_Task_Create()算法。任務創建函數代碼如下：

　　該程序表示了系統建立任務的過程。如上節所述每個任務對應一個優先級，所以任務ID也可表示任務的優先級。建立任務的過程就是，把任務控制塊數組的任務人口地址對應ID(即任務優先級)的任務控制塊的任務入口地址指向任務函數的地址，并初始化該任務的任務堆棧。

　　②任務調度算法的功能是找到當前就緒列表中優先級最高的任務，并把這個任務切換到運行狀態。在任務控制塊列表中使用任務在列表中的相對位置表示優先級的高低，并不需要實際地對任務優先級進行比較。算法流程如圖1所示。

　　從任務控制塊隊列的頭部(即任務優先級為0的任務)開始依次檢查任務就緒標志(os_tcb．state)，如果當前任務標志≠1，表示當前任務為非就緒狀態，繼續檢查下一優先級的任務。如果當前任務標志為1，則找到最高優先級任務退出循環，調用任務調度函數進行任務狀態切換。

　　任務的調度算法如下：

　　任務級切換函數需要改變程序計數器(PC)，所以必須通過軟中斷實現。在軟中斷服務函數中改變當前運行任務的TCB指針到最高優先級就緒任務，執行中斷返回指令在新的任務堆棧中彈出最高優先級任務的PSW和PC指針，從而完成任務切換。

　　③任務狀態轉換主要是激活任務os_Task_Active()、掛起任務os_Task_Suspend()和延遲任務os_Task_Delay()。掛起任務使任務進入掛起狀態，延遲任務使任務進入等待狀態，而激活任務函數可以使任務從掛起狀態或者等待狀態直接進入就緒狀態。任務的狀態由任務控制塊中的任務狀態字(os_tcb．state)給出。當os_tcb．state=1時表示任務進入就緒狀態；當os_tcb．state=0時表示任務處于掛起狀態；當os_tcb．state>1時表示任務等待os_tcb．state-1個系統時鐘間隔之后進入就緒狀態。任務狀態切換示意圖如圖2所示。

　　④由于這些中低端的儀器儀表每個任務的執行時間都比較短，為了避免優先級反轉和死鎖，采用非搶占式調度方式，進入就緒態的任務必須在當前任務執行完成后才能被調度。調度時處于就緒表中優先級最高的任務進入運行。

　　3.2.3 調度算法的時鐘驅動

　　時間驅動需要硬件提供時鐘節拍來實現任務的定時。時鐘節拍信號源可以是專門的硬件定時器，比如AT89C52中的Timer2。也可以使用其他更精確的方式提供系統時鐘節拍。在這里使用MC9S12DP256B捕獲器的第7個通道來實現，時鐘中斷處理函數如下：

　　#pragma CODE_SEG DEFAULT在MC9S12DP256B的捕獲器中有一個自動增長主時鐘，每一個硬件周期驅動TCNT十1，并與TC7相比較。設置TC7=TCNT+OS_TICK_OC_CNTS(在系統配置文件中定義)，當度過OS_TICK_OC_CNTS個硬件周期時，TCNT=TC7則產生中斷。在中斷中調用系統時鐘節拍函數提供精確的系統時鐘節拍，并再次初始化TC7=TCNT+OS_TICK_OC_CNTS，產生下一個時鐘節拍。

　　系統時鐘節拍函數自動檢查每個被延遲的任務，當任務的延遲周期結束后，自動將任務切換到就緒狀態。具體算法如下：

　　①從任務控制塊列表頭部開始順序檢查各任務狀態字，將所有延遲任務的任務狀態字減1。

　　②當前延遲任務的狀態字變為1時，該任務延時結束，置就緒任務列表改變標志位。

　　③恢復被中斷任務狀態，返回中斷。

　　系統時鐘驅動代碼如下：

　　結 語

　　本文提出的任務調度算法是一個應用于智能儀表系統的中間件，目的是良好地管理CPU資源，提供方便的用戶應用接口，具有良好的可移植性、時間性能和空間性能。在具有大量周期性任務的輕量級智能儀表的應用中，性能和易用性的提高是非常明顯的。該算法已經成功應用于車載智能儀表的圖形操作系統中。