uC - OS-II实验指导书2014

第二部分 μC/OS-II实验

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

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：

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（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*/

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#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 #define OS_FLAG_WAIT_CLR_EN #define OS_FLAG_ACCEPT_EN #define OS_FLAG_DEL_EN #define OS_FLAG_QUERY_EN

#define OS_MBOX_EN #define OS_MBOX_ACCEPT_EN #define OS_MBOX_DEL_EN #define OS_MBOX_POST_EN #define OS_MBOX_POST_OPT_EN #define OS_MBOX_QUERY_EN

#define OS_MEM_EN #define OS_MEM_QUERY_EN

#define OS_MUTEX_EN #define OS_MUTEX_ACCEPT_EN #define OS_MUTEX_DEL_EN #define OS_MUTEX_QUERY_EN

#define OS_Q_EN #define OS_Q_ACCEPT_EN #define OS_Q_DEL_EN #define OS_Q_FLUSH_EN #define OS_Q_POST_EN #define OS_Q_POST_FRONT_EN #define OS_Q_POST_OPT_EN 0 /*是否允许使用事件标志功能*/ 1 /*是否允许等待清除事件标志*/ 1 /*是否允许使用OSFlagAccept()*/ 1 /*是否允许使用OSFlagDel()*/ 1 /*是否允许使用OSFlagQuery()*/ 0 /*是否允许使用邮箱功能*/

1 /*是否允许使用 OSMboxAccept() */ 1 /*是否允许使用 OSMboxDel()*/ 1 /*是否允许使用OSMboxPost()*/ 1 /*是否允许使用OSMboxPostOpt() */ 1 /*是否允许使用OSMboxQuery()*/ 0 /*是否允许使用内存管理的功能*/ 1 /*是否允许使用OSMemQuery()*/ 0 /*是否允许使用互斥信号量的功能*/ 1 /*是否允许使用OSMutexAccept()*/ 1 /*是否允许使用OSMutexDel()*/ 1 /*是否允许使用OSMutexQuery()*/ 0 /*是否允许使用队列功能*/ 1 /*是否允许使用OSQAccept()*/ 1 /*是否允许使用OSQDel()*/ 1 /*是否允许使用 OSQFlush()*/ 1 /*是否允许使用 OSQPost()*/ 1 /*是否允许使用OSQPostFront()*/ 1 /*是否允许使用OSQPostOpt()*/

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#define OS_Q_QUERY_EN 1 /*是否允许使用OSQQuery()*/

#define OS_SEM_EN 0 /*是否允许使用信号量功能*/ #define OS_SEM_ACCEPT_EN 1 /*是否允许使用OSSemAccept()*/ #define OS_SEM_DEL_EN 1 /*是否允许使用 OSSemDel() */ #define OS_SEM_QUERY_EN 1 /*是否允许使用 OSSemQuery()*/

#define OS_TASK_CHANGE_PRIO_EN 0 /*是否允许使用 OSTaskChangePrio()*/ #define OS_TASK_CREATE_EN 1 /*是否允许使用OSTaskCreate()*/ #define OS_TASK_CREATE_EXT_EN 1 /*是否允许使用OSTaskCreateExt()*/ #define OS_TASK_DEL_EN 1 /*是否允许使用OSTaskDel()*/

#define OS_TASK_SUSPEND_EN 1 /*是否允许使用OSTaskSuspend() and OSTaskResume()*/ #define OS_TASK_QUERY_EN 1 /*是否允许使用OSTaskQuery()*/

#define OS_TIME_DLY_HMSM_EN 0 /*是否允许使用OSTimeDlyHMSM()*/ #define OS_TIME_DLY_RESUME_EN 1 /*是否允许使用OSTimeDlyResume()*/ #define OS_TIME_GET_SET_EN 1 /*是否允许使用OSTimeGet() 和 OSTimeSet()*/ #define OS_SCHED_LOCK_EN 1 /*是否允许使用OSSchedLock()和OSSchedUnlock()*/ #define OS_TICKS_PER_SEC 200 /*设置每秒之内的时钟节拍数目*/

2.3 源程序说明

系统启动后，经历一系列的初始化过程，进入main()函数，这是我们编写实现应用程序的起点。首先需要在main()函数里创建起始任务TaskStart：

OSTaskCreate(TaskStart, (void *)0, &TaskStartStk[TASK_STK_SIZE - 1], 4);

TaskStart任务

TaskStart任务负责安装操作系统的时钟中断服务例程、初始化操作系统时钟，并创建所有的应用任务：

ucos_x86_idt_set_handler(0x20,(void *)OSTickISR,0x8e00);

/* Install uC/OS-II's clock tick ISR */

ucos_timer_init(); /*Timer 初始化*/

TaskStartCreateTasks(); /* Create all the application tasks */ OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);

具体负责应用任务创建的TaskStartCreateTasks函数代码如下，它创建了两个应用任务Task0和Task1：

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