【uCOS学习】知识点总结(汇总版)

函数API

函数 功能
OSTaskCreate 创建任务
OSTaskDel 删除任务
OSTaskSuspend 挂起任务
OSTaskResume 恢复任务
OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN变量置1 使能时间片轮转调度
OSSchedRoundRobinCfg 放弃时间片轮转调度
OSTimeDlyHMSM 延时函数(前四个参数对应 时/分/秒/毫秒)
OSTimeGet 换区系统节拍计数器的值

钩子函数(不经常用?):在UCOSIII_CONFIG/os_app_hooks.c中编写
软件定时器:UCOSIII_CORE/os_tmr.c

细碎知识点

  • uCOS内核特点
    • 可剥夺型
    • 总是运行着就绪任务中优先级最高的那个任务
  • micrium是ucos源码
  • 心跳频率【1s跳200次】
    • #define OS_TICKS_PER_SEC 200u /* Set the number of ticks in one second */
  • ucos-III的delay_us不发生任务调度,delay_ms发生任务调度
  • 使用UCOS-III之前先调用OSInit(&err)初始化函数
  • 任务开启用OSStart
  • 只有开启了时间片轮转,才能多个任务设置同样的优先级哦
  • 当任务中要使用临界区的时候,需要声明CPU_SR_ALLOC()。
  • 一般任务开头需要写上一句:p_arg = p_arg;是为了防止编译器报错~
  • 创建任务理论不需要加临界区保护,因为创建函数内部已经进行了临界区保护。但是加上也无妨。
  • 注意:因为ucos-III的任务是while(1)死循环的形式,我们在得在合适的位置上进行调度器的任务切换,比如:延时函数…

整体知识点

  • UCOS-II体系结构

    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第1张图片
  • uCOS-III

    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第2张图片
  • 任务管理

    • 任务就是程序实体【操作系统管理和调度的最小单位,称之为任务】
    • 任务组成:任务堆栈(上下文切换的寄存器值)、任务控制块(各个任务的属性值)、任务函数(用户编写的)
  • 系统任务

    • 空闲任务:必选
    • 时钟节拍任务:必选
    • 统计任务:可选【OS_CFG_STAT_TASK_EN】
    • 定时任务:可选【OS_CFG_EN】
    • 中断服务管理任务:可选【OS_CFG_ISR_POST_DEFERRED_EN】
  • 任务状态

    • 休眠态:存在于CPU的FLASH中,但不受RTOS管理。
    • 就绪态:具备任务运行条件
    • 运行态:正在运行
    • 等待态:正在运行的任务需要等待一段时间或事件
    • 中断服务态:因发生中断,当前任务被挂起
    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第3张图片

  • 就绪表
    • 优先级位映射表:OSPrioTb1[] - 记录哪个优先级下有任务就绪
    • 就绪任务列表:OSRdyList[] - 记录每一个优先级下所有就绪的任务

  • 任务调度

    • 任务级调度器:OSSched()
    • 中断级调度器:OSInitExit() 【写在外部中断中的,退出中断用】
  • 任务调度点(任务调度的时间点)

    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第4张图片

    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第5张图片

    • 重点关注:延时、创建/删除任务、挂起/解挂任务、调度器调度


  • 任务切换

    • 任务调度包括任务切换
    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第6张图片
  • 任务切换种类

    • 任务级切换函数:OSCtxSw()
    • 中端级切换函数:OSIntCtxSw()
  • UCOS-III下的中断服务函数编写范例【参考串口中断】

OSIntEnter();  //进入中断

...

OSIntExit(); //退出中断
  • 临界区保护(OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN)
    • 关中断【全部中断都要关闭,滴答定时器也不会走了】标志位为0
    • 调度器上锁【滴答定时器还会走,但是有些中断仍会打断】标志位为1
    • 临界区代码
      • 临界区退出方式有两种,其中OS_CRITICAL_EXIT会进行调度器任务切换
CPU_SR_ALLOC();

OS_CRITICAL_ENTER();	//进入临界区	

OS_CRITICAL_EXIT();	//进入临界区
  • 软件定时器
    • 递减计数器,到0触发回调函数
    • 使用软件定时器前还需要将:OS_CFG_TMR_EN置为1
    • 时间分辨率由:OS_TMR_TASK_RATE_HZ,默认100Hz,即10ms,所以软件定时器周期必须为10ms的整数倍
    • 定时器的回调函数中不能使用阻塞调用(延时、删除定时器)
    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第7张图片
    • 定时器先Create、再Start
    • 软件定时器模式有:单次模式、周期模式
    • 停止软件定时器的时候:可以直接停止、也可以停止时最后调用一下回调函数(即使没有递减到0)
    • 软件定时器的几个API函数
函数 功能
OSTmrCreate 创建定时器并制定运行模式
OSTmrDel 删除定时器
OSTmrRemainGet 获取定时器的剩余时间
OSTmrStart 启动定时器
OSTmrStateGet 获取当前定时器的状态
OSTmrStop 停止计数器倒计时
  • 信号量【理解成一个变量,不等于0可用】
    • 上锁机制
    • 一次钥匙只能给一个人用
    • 信号量用于对共享资源的保护,但是现象在基本用来做任务同步
      • 对共享资源的保护有三种手段:开关中断、调度器锁、信号量
      • 任务同步案例:LED和KEY是两个任务,当我按下按键的时候,进行任务同步,让LED亮。
    • 等待(请求)信号量:Pend
    • 发送(释放)信号量:POST
    • 信号量可以为
      • 二进制
        • 一次只能一个任务使用的资源
      • 计数型(OS_SEM_CTR决定计数型的位数)
        • 某些资源可同时被几个任务使用
    • 信号量的API函数【可在UCOSIII_CORE/os_sem.c中具体查看】
函数 功能
OSSemCreate 建立一个信号量
OSSemDel 删除一个信号量
OSSemPend 请求或等待一个信号量(-1)
OSSemPendAbrot 取消等待
OSSemPost 释放或发出一个信号量(+1)
OSSemSet 强制设置一个信号量的值
  • 优先级反转【参考正点原子uCOS第16讲】

    • 【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第8张图片
      • 解决优先级反转问题,引入了互斥信号量
  • 互斥信号量 API

    • 互斥信号量创建不需要指定初始值
函数 功能
OSMutexCreate 建立一个互斥信号量
OSMutexDel 删除一个互斥信号量
OSMutexPend 等待一个互斥信号量
OSMutexPendAbrot 取消等待
OSMutexPost 释放或者发布一个互斥信号量
  • 内嵌信号量
    • 不仅能简化代码,还可以比使用独立的信号量更有效
    • 相关代码在os_task.c
    • 内嵌信号量的API
    • 内嵌信号量,默认创建好的!
    • 内嵌信号量,不需要指定信号量初始值,默认为0
    • 如果想初始化,可以在创建任务的后面调用OSTaskSemSet 函数,设置初始值。
函数 功能
OSTaskSemPend 等待一个任务信号量
OSTaskSemPendAbort 取消等待任务信号量
OSTaskSemPost 发布任务信号量
OSTaskSemSet 强行设置任务信号量计数
  • 任务间通信

    • 方式有两种:全局变量和发布消息。
    • 但是要注意,通过全局变量进行任务间通信的时候,要注意对这个全局变量的保护。防止同时被多个任务操作
    • 消息的组成部分:指向数据的指针、数据的长度、记录消息发布时刻的时间戳
      • 可以使用动态内存分配的方式来分配一个内存块
      • 传递一个指向全局变量、全局数据结构、全局数组或函数的指针
        【uCOS学习】知识点总结(汇总版)_第9张图片
  • 消息队列的API函数

    • 消息邮箱是特殊的消息队列,大小为1的消息队列
    • 1个任务请求1个消息队列,适合用任务内建消息队列
    • 多个任务请求1个消息队列,适合用独立消息队列
函数 功能
OSQCreate 创建一个消息队列
OSQDel 删除一个消息队列
OSQFlush 情况消息队列
OSQPend 等待消息
OSQPendAbort 取消等待消息
OSQPost 向消息队列发布一则消息
  • 任务内建消息队列
    • 多个任务等待同一个消息队列的应用很少见

    • 每个任务都有其内建消息队列,这样用户可以不用通过外部的消息队列而直接向任务发布消息

    • 使用内建消息队列需要将宏OS_CFG_TASK_Q_EN置为1

    • 内建消息队列的API函数

函数 功能
OSTaskPend 等待消息
OSTaskPendAbort 取消瞪大消息
OSTaskPost 向任务发布一则消息
OSTaskFlush 清空任务的消息队列

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