含代码uC_OS-II实验指导书

μC_OS-II实验指导书

μC/OS-II实验内容简介 1 任务管理实验

此实验的目的是让读者理解嵌入式操作系统中任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程；掌握μC/OS-II中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起和解挂任务）；熟练使用μC/OS-II任务管理的基本系统调用。

2 优先级反转实验

通过此实验读者可以了解在基于抢占式嵌入式实时操作系统并有共享资源的应用中，出现优先级反转现象的原理。优先级反转发生在有多个任务共享资源的情况下，高优先级任务被低优先级任务阻塞，并等待低优先级任务执行的现象。

3 优先级继承实验

通过此实验读者可以了解嵌入式实时操作系统μC/OS-II解决优先级反转的策略——优先级继承的原理，以此解决低优先级任务在占用了共享资源的情况下，被高优先级任务抢占了CPU使用权而导致的优先级反转的问题。

4 哲学家就餐实验

通过经典的哲学家就餐应用，读者可以了解如何利用嵌入式实时操作系统μC/OS-II的信号量机制来对共享资源进行互斥访问。

5 内存管理实验

通过此实验读者可以了解嵌入式实时操作系统μC/OS-II中的内存管理的原理，包括对内存的分配和回收。

6 时钟中断实验

通过此实验读者可以了解嵌入式实时操作系统μC/OS-II中，时钟中断的使用情况。

7 消息队列实验

通过此实验读者可以了解嵌入式实时操作系统μC/OS-II中的消息队列机制。读者可以了解一个应用中的任务是如何进行通信的，如何能使它们相互协调工作。

实验1 任务的基本管理

1 实验目的

? 理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程； ? 掌握μC/OS-II中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起、解挂任务）； ? 熟练使用μC/OS-II任务管理的基本系统调用。

2 实验原理及程序结构

2.1 实验设计

为了展现任务的各种基本状态及其变迁过程，本实验设计了Task0、Task1两个任务：任务Task0不断地挂起自己，再被任务Task1解挂，两个任务不断地切换执行。通过本实验，读者可以清晰地了解到任务在各个时刻的状态以及状态变迁的原因。

起始 任务 Task0 Task0 Task0 Task1 Task1 Task1 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 图1-1

图1

注意：图中的栅格并不代表严格的时间刻度，而仅仅表现各任务启动和执行的相对先后关系。

2.1.1 运行流程

整个应用的运行流程如图1所示，其描述如下：

（1）系统经历一系列的初始化过程后进入boot_card()函数，在其中调用ucBsp_init()进行板级初始化后，调用main（）函数；

（2）main（）函数调用OSInit()函数对μC/OS-II内核进行初始化，调用OSTaskCreate创建起始任务TaskStart；

（3）main（）函数调用函数OSStart()启动μC/OS-II内核的运行，开始多任务的调度，执

行当前优先级最高的就绪任务TaskStart；

（4）TaskStart完成如下工作：

a、安装时钟中断并初始化时钟，创建2个应用任务；

b、挂起自己(不再被其它任务唤醒)，系统切换到当前优先级最高的就绪任务Task0。 之后整个系统的运行流程如下：

? t1时刻，Task0开始执行，它运行到t2时刻挂起自己；

? t2时刻，系统调度处于就绪状态的优先级最高任务Task1执行，它在t3时刻唤醒Task0，

后者由于优先级较高而抢占CPU；

? Task0执行到t4时刻又挂起自己，内核调度Task1执行； ? Task1运行至t5时刻再度唤醒Task0； ? ……

2.1.2 μC/OS-Ⅱ中的任务描述

一个任务通常是一个无限的循环 ，由于任务的执行是由操作系统内核调度的，因此任务是绝不会返回的，其返回参数必须定义成void。在μC/OS-Ⅱ中，当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态，当前任务的CPU使用权就会被抢占，高优先级任务会立刻得到CPU的控制权（在系统允许调度和任务切换的前提下）。μC/OS-Ⅱ可以管理多达64个任务，但目前版本的μC/OS-Ⅱ有两个任务已经被系统占用了（即空闲任务和统计任务）。必须给每个任务赋以不同的优先级，任务的优先级号就是任务编号（ID），优先级可以从0到OS_LOWEST_PR10-2。优先级号越低，任务的优先级越高。μC/OS-Ⅱ总是运行进入就绪态的优先级最高的任务。

2.2 操作系统配置

操作系统配置的目的在于根据应用的需要，对操作系统的功能和规模进行设置，以便优化对系统存储空间的使用。配置的方法为修改uC_OS-II源代码目录中的OS_CFG.h文件： #define OS_MAX_EVENTS 10 /*最多可以有10个事件*/ #define OS_MAX_FLAGS 5 /*最多可以有5个事件标志*/ #define OS_MAX_MEM_PART 5 /*最多可以划分5个内存块*/ #define OS_MAX_QS 2 /*最多可以使用2个队列*/ #define OS_MAX_TASKS 3 /*最多可以创建3个任务*/ #define OS_LOWEST_PRIO 14 /*任务优先级不可以大于14*/ #define OS_TASK_IDLE_STK_SIZE 1024 /*空闲任务堆栈大小*/ #define OS_TASK_STAT_EN 1 /*是否允许使用统计任务*/ #define OS_TASK_STAT_STK_SIZE 1024 /*统计任务堆栈大小*/

#define OS_FLAG_EN 0 /*是否允许使用事件标志功能*/ #define OS_FLAG_WAIT_CLR_EN 1 /*是否允许等待清除事件标志*/ #define OS_FLAG_ACCEPT_EN 1 /*是否允许使用OSFlagAccept()*/ #define OS_FLAG_DEL_EN 1 /*是否允许使用OSFlagDel()*/ #define OS_FLAG_QUERY_EN 1 /*是否允许使用OSFlagQuery()*/

#define OS_MBOX_EN 0 /*是否允许使用邮箱功能*/

#define OS_MBOX_ACCEPT_EN 1 /*是否允许使用 OSMboxAccept() */