uCOS-II 基础入门教程(七）

 

任务调度（Task Scheduling）

μC/OS-Ⅱ总是运行进入就绪态任务中优先级最高的那一个。确定哪个任务优先级最高，下面该哪个任务运行了的工作是由调度器（Scheduler）完成的。任务级的调度是由函数OSSched()完成的。中断级的调度是由另一个函数OSIntExt()完成的，这个函数将在以后描述。OSSched()的代码如程序：

void OSSched (void)

{

INT8U y;

OS_ENTER_CRITICAL();

if ((OSLockNesting | OSIntNesting) == 0) {                          (1)

y             = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];                              (2)

OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);   (2)

if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) {                                (3)

OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];                  (4)

OSCtxSwCtr++;                                                      (5)

OS_TASK_SW();                                                      (6)

}

}

OS_EXIT_CRITICAL();

}

μC/OS-Ⅱ任务调度所花的时间是常数，与应用程序中建立的任务数无关。如程序(1)条件语句的条件不满足，任务调度函数OSSched()将退出，不做任务调度。这个条件是：如果在中断服务子程序中调用OSSched()，此时中断嵌套层数OSIntNesting>0，或者由于用户至少调用了一次给任务调度上锁函数OSSchedLock()，使OSLockNesting>0。如果不是在中断服务子程序调用OSSched()，并且任务调度是允许的，即没有上锁，则任务调度函数将找出那个进入就绪态且优先级最高的任务(2)，进入就绪态的任务在就绪任务表中有相应的位置位。一旦找到那个优先级最高的任务，OSSched()检验这个优先级最高的任务是不是当前正在运行的任务，以此来避免不必要的任务调度(3)。注意，在μC/OS中曾经是先得到OSTCBHighRdy然后和OSTCBCur做比较。因为这个比较是两个指针型变量的比较，在8位和一些16位微处理器中这种比较相对较慢。而在μC/OS-Ⅱ中是两个整数的比较。并且，除非用户实际需要做任务切换，在查任务控制块优先级表OSTCBPrioTbl[]时，不需要用指针变量来查OSTCBHighRdy。综合这两项改进，即用整数比较代替指针的比较和当需要任务切换时再查表，使得μC/OS-Ⅱ比μC/OS在8位和一些16位微处理器上要更快一些。

为实现任务切换，OSTCBHighRdy必须指向优先级最高的那个任务控制块OS_TCB，这是通过将以OSPrioHighRdy为下标的OSTCBPrioTbl[]数组中的那个元素赋给OSTCBHighRdy来实现的(4)。接着，统计计数器OSCtxSwCtr加1，以跟踪任务切换次数(5)。最后宏调用OS_TASK_SW()来完成实际上的任务切换(6)。

任务切换很简单，由以下两步完成，将被挂起任务的微处理器寄存器推入堆栈，然后将较高优先级的任务的寄存器值从栈中恢复到寄存器中。在μC/OS-Ⅱ中，就绪任务的栈结构总是看起来跟刚刚发生过中断一样，所有微处理器的寄存器都保存在栈中。换句话说，μC/OS-Ⅱ运行就绪态的任务所要做的一切，只是恢复所有的CPU寄存器并运行中断返回指令。为了做任务切换，运行OS_TASK_SW(),人为模仿了一次中断。多数微处理器有软中断指令或者陷阱指令TRAP来实现上述操作。中断服务子程序或陷阱处理（Trap hardler），也称作事故处理（exception handler），必须提供中断向量给汇编语言函数OSCtxSw()。OSCtxSw()除了需要OS_TCBHighRdy指向即将被挂起的任务，还需要让当前任务控制块OSTCBCur指向即将被挂起的任务。

    OSSched()的所有代码都属临界段代码。在寻找进入就绪态的优先级最高的任务过程中，为防止中断服务子程序把一个或几个任务的就绪位置位，中断是被关掉的。为缩短切换时间，OSSched()全部代码都可以用汇编语言写。为增加可读性，可移植性和将汇编语言代码最少化，OSSched()是用C写的。

 

给调度器上锁和开锁(Locking and UnLocking the Scheduler)

 

    给调度器上锁函数OSSchedlock()（程序清单L3.9）用于禁止任务调度，直到任务完成后调用给调度器开锁函数OSSchedUnlock()为止，（程序清单L3.10）。调用OSSchedlock()的任务保持对CPU的控制权，尽管有个优先级更高的任务进入了就绪态。然而，此时中断是可以被识别的，中断服务也能得到（假设中断是开着的）。OSSchedlock()和OSSchedUnlock()必须成对使用。变量OSLockNesting跟踪OSSchedLock()函数被调用的次数，以允许嵌套的函数包含临界段代码，这段代码其它任务不得干预。μC/OS-Ⅱ允许嵌套深度达255层。当OSLockNesting等于零时，调度重新得到允许。函数OSSchedLock()和OSSchedUnlock()的使用要非常谨慎，因为它们影响μC/OS-Ⅱ对任务的正常管理。

    当OSLockNesting减到零的时候，OSSchedUnlock()调用OSSched[L3.10(2)]。OSSchedUnlock()是被某任务调用的，在调度器上锁的期间，可能有什么事件发生了并使一个更高优先级的任务进入就绪态。

    调用OSSchedLock()以后，用户的应用程序不得使用任何能将现行任务挂起的系统调用。也就是说，用户程序不得调用OSMboxPend()、OSQPend()、OSSemPend()、OSTaskSuspend(OS_PR1O_SELF)、OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM(),直到OSLockNesting回零为止。因为调度器上了锁，用户就锁住了系统，任何其它任务都不能运行。

    当低优先级的任务要发消息给多任务的邮箱、消息队列、信号量时，用户不希望高优先级的任务在邮箱、队列和信号量没有得到消息之前就取得了CPU的控制权，此时，用户可以使用禁止调度器函数。

void OSSchedLock (void)

{

if (OSRunning == TRUE) {

OS_ENTER_CRITICAL();

OSLockNesting++;

OS_EXIT_CRITICAL();

}

}

void OSSchedUnlock (void)

{

if (OSRunning == TRUE) {

OS_ENTER_CRITICAL();

if (OSLockNesting > 0) {

OSLockNesting--;

if ((OSLockNesting | OSIntNesting) == 0) {                    (1)

OS_EXIT_CRITICAL();

OSSched();                                                      (2)

} else {

OS_EXIT_CRITICAL();

}

} else {

OS_EXIT_CRITICAL();

}

}

}

 

 

空闲任务(Idle Task)

μC/OS-Ⅱ总是建立一个空闲任务，这个任务在没有其它任务进入就绪态时投入运行。这个空闲任务[OSTaskIdle()]永远设为最低优先级，即OS_LOWEST_PRI0。空闲任务OSTaskIdle()什么也不做，只是在不停地给一个32位的名叫OSIdleCtr的计数器加1，统计任务使用这个计数器以确定现行应用软件实际消耗的CPU时间。

void OSTaskIdle (void *pdata)

{

pdata = pdata;

for (;;) {

OS_ENTER_CRITICAL();

OSIdleCtr++;

OS_EXIT_CRITICAL();

}

}

UCOS_II基础入门：

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uCOS-II 基础入门教程(二）

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uCOS-II 基础入门教程(四）

uCOS-II 基础入门教程(五）

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