哲学家就餐问题（uc/OS II）

哲学家就餐问题

    五个哲学家，共用一张圆桌，分别坐在周围的5张椅子上，在圆桌上有5个碗和五支筷子，平时哲学家进行思考，饥饿时便试图取其左、右靠近他的筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐。进餐完后，放下筷子思考。

要求：

    1、键盘上的按键1-5分别代表5个哲学家申请吃饭

    2、要求列出所有可能出现的状况，而且屏幕上必须将最新状态显示出来

   （1）哲学家i正在进餐，哲学家i对应的状态显示为“Philos i is eating”，并显示进餐完毕倒计时

   （2） 哲学家i申请进餐未果，哲学家i对应的状态显示为“Philos i apply for meal failed”，并且等待5秒。       

     若5秒内拿到了筷子，状态改为“Philos i is eating”，并显示进餐完毕倒计时；若5秒内没拿到筷子，则显示"Philos i       is thinking "

   （3） 哲学家i正在思考，哲学家i对应的状态显示为"Philos i is thinking "

    3、每位哲学家进餐时间可变，进餐次数不限（程序能一直运行）

基本思路

    不申请吃饭时，显示"Philos i is thinking "；按下相应按键（1-5）申请吃饭时，先显示“Philos i apply for meal failed”，再在等待的5s内判断是否拿到了两根筷子，左右两根都拿到了则显示“Philos i is eating”，没拿到两根则不改变显示。

实现

    信号量

    创建5个信号量来代表5根筷子。创建7个任务，5个任务为哲学家，1个任务用来按键读取，1个任务用来创建前面6个任务，创建完成后挂起自身。

注意：这里要创建5个信号量，需要OS_MAX_EVENTS不小于5，OS_MAX_EVENTS在

OS_CFG.h中更改。OS_TICKS_PER_SEC 为 200，也就是200个timetick为1秒

代码：

#include "includes.h" #define  TASK_STK_SIZE   512 //任务堆栈长度 #define  TIME 50 //eat_time -> 60-TIME OS_STK   StartTaskStk[TASK_STK_SIZE]; //定义任务堆栈区 OS_STK PhilosStk[5][TASK_STK_SIZE]; OS_STK ReadKeyStk[TASK_STK_SIZE]; INT8U PhilosID[]={1,2,3,4,5}; INT16S   key; //用于退出uCOS_II的键 INT16S   key1[] = {0x1B,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35}; //检测输入 INT8U   err; INT8U x=0, y=0; //字符显示位置 INT8U i=0; BOOLEAN getKey; OS_EVENT *ChopStick[5]; //声明5个信号量(筷子) void  StartTask(void *data); void  readKey(void *data); void  Philos(void *data); void  Eat(INT8U PhID); void  Think(INT8U PhID); /************************主函数*********************************************/ void  main (void) { char temp[50];     OSInit(); //初始化uCOS_II     PC_DOSSaveReturn(); //保存Dos环境     PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw); //安装uCOS_II中断 for(i=0;i<5;i++) { ChopStick[i]=OSSemCreate(1); if (ChopStick[i]!=(OS_EVENT *)0) //创建无误则显示 无误 { sprintf(temp,"ChopStick %d create no error",i); PC_DispStr(40,19+i,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_YELLOW); } }     OSTaskCreate(StartTask,0,&StartTaskStk[TASK_STK_SIZE - 1],4);     OSStart(); } //*****************************StartTask******************************************** void  StartTask(void *pdata) { // char temp[50]; pdata=pdata;     OS_ENTER_CRITICAL();     PC_VectSet(0x08, OSTickISR);     PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC);     OS_EXIT_CRITICAL();     OSStatInit(); OSTaskCreate(readKey, (void*)0, &ReadKeyStk[TASK_STK_SIZE - 1], 5); for(i=0;i<5;i++) { err=OSTaskCreate(Philos,(void *)&PhilosID[i],&PhilosStk[i][TASK_STK_SIZE - 1],i+6); // if(err==OS_NO_ERR) // //test if task is created successfully // { // sprintf(temp,"Philosopher %d create no error %d",PhilosID[i],err); // //OSTimeDly(200); // PC_DispStr(40,0+i,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_PURPLE); // } } OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); //创建完成，挂起自己 } //****************************readKey******************************************** void  readKey(void *pdata) { char *s = "Philosopher dining problem"; pdata=pdata; for(; ;) { PC_DispStr(x,y,s,DISP_BGND_LIGHT_GRAY+DISP_FGND_RED); PC_DispStr( 0, 24, "                            <-PRESS 'ESC' TO QUIT->                             ", DISP_FGND_BLACK + DISP_BGND_LIGHT_GRAY + DISP_BLINK); getKey = PC_GetKey(&key); if(key==key1[0]) //退出程序 { PC_DOSReturn(); } OSTimeDly(1); } } //*****************************Philos******************************************** //the Philosopher first has to pick up the chopstick on his left hand then right void  Philos(void *pdata) { INT32U  time; INT8U   err1,err2; INT8U PhID; char temp[50]; PhID = *(INT8U *)pdata; for(; ;) { if(key == key1[PhID]) //检测输入 { sprintf(temp,"Philos %d apply for meal failed ",PhID); PC_DispStr(x,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_RED); time = OSTimeGet();                     //OS_TICKS_PER_SEC = 200 OSSemPend(ChopStick[(PhID-1)],1000,&err1);             //请求左右两根筷子 time = OSTimeGet() - time;                                     //第一个信号量等待时间,两个共5s + 1 TimeTick OSSemPend(ChopStick[(PhID%5)],(1001-time),&err2);             //防止无限等待 if((err1 == OS_NO_ERR) && (err2 == OS_NO_ERR))                  //有两根，吃饭 { Eat(PhID); } else if((err1 == OS_NO_ERR) && (err2 == OS_TIMEOUT)) { OSSemPost(ChopStick[(PhID-1)]); }                                 //一根，释放 else if((err2 == OS_NO_ERR) && (err1 == OS_TIMEOUT)) { OSSemPost(ChopStick[(PhID%5)]); }                                 //一根，释放 else { Think(PhID); }                                                                 //其他，显示在思考 } else                                 //没申请吃饭，显示在思考 { Think(PhID); OSTimeDly(1); } } } //*****************************Eat()*********************************************** void Eat(INT8U PhID) //显示吃饭并倒计时，吃完释放信号量 { char temp[50]; INT8U j; sprintf(temp,"Philos %d is eating     ",PhID); PC_DispStr(x,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_GREEN); for(j=TIME; j<60; j++) { if(j<60) { sprintf(temp,"countdown:  %d s ",60-j); //倒计时 60 - TIME PC_DispStr(24,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_GREEN); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0); } if(j==59) { OS_ENTER_CRITICAL(); OSSemPost(ChopStick[(PhID%5)]); //吃完了，放回去 OSSemPost(ChopStick[(PhID-1)]); OS_EXIT_CRITICAL(); OSTimeDly(1); } } } //*****************************Think()*********************************************** void Think(INT8U PhID) //显示思考 { char temp[50]; sprintf(temp,"Philos %d is thinking                       ",PhID); PC_DispStr(x,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE); }

    信号量集

    实现起来相对于信号量要简单，就不多BB了

#include "includes.h" #define  TASK_STK_SIZE   512 //任务堆栈长度 #define  TIME 50 //eat_time -> 60-TIME OS_STK   StartTaskStk[TASK_STK_SIZE]; //定义任务堆栈区 OS_STK PhilosStk[5][TASK_STK_SIZE]; OS_STK ReadKeyStk[TASK_STK_SIZE]; INT8U PhilosID[] = {1,2,3,4,5}; INT8U Flag_Location[] = {0,3,6,12,24,17}; //每个需要的OS_FLAGS INT16S   key; //用于退出uCOS_II的键 INT16S   key1[] = {0x1B,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35}; //检测输入 INT8U   err; INT8U x=0, y=0; //字符显示位置 INT8U i=0; BOOLEAN getKey; char *s1 = "Chop create no error"; OS_FLAG_GRP *Chop; //声明信号量集 void  StartTask(void *data); void  readKey(void *data); void  Philos(void *data); void  Eat(INT8U PhID); void  Think(INT8U PhID); /************************主函数*********************************************/ void  main (void) {     OSInit(); //初始化uCOS_II     PC_DOSSaveReturn(); //保存Dos环境     PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw); //安装uCOS_II中断     Chop = OSFlagCreate(255, &err); //初始化信号量集     if(err == OS_NO_ERR)     { PC_DispStr(40,19,s1,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_YELLOW); }     OSTaskCreate(StartTask,0,&StartTaskStk[TASK_STK_SIZE - 1],4); //创建StartTask     OSStart(); //启动多任务管理 } //*****************************StartTask******************************************** void  StartTask(void *pdata) { // char temp[50]; pdata=pdata;     OS_ENTER_CRITICAL();     PC_VectSet(0x08, OSTickISR); //安装时钟中断向量     PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC); //设置时钟频率     OS_EXIT_CRITICAL();     OSStatInit(); for(i=0;i<5;i++) //创建5个任务 { err=OSTaskCreate(Philos,(void *)&PhilosID[i],&PhilosStk[i][TASK_STK_SIZE - 1],10-i); // if(err==OS_NO_ERR) // //test if task is created successfully // { // sprintf(temp,"Philosopher %d create no error %d",PhilosID[i],err); // //OSTimeDly(200); // PC_DispStr(40,0+i,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_PURPLE); // } } OSTaskCreate(readKey, (void*)0, &ReadKeyStk[TASK_STK_SIZE - 1], 5); OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); } //****************************readKey******************************************** void  readKey(void *pdata) { char *s = "Philosopher dining problem"; pdata=pdata; for(; ;) { PC_DispStr(x,y,s,DISP_BGND_LIGHT_GRAY+DISP_FGND_RED); PC_DispStr( 0, 24, "                            <-PRESS 'ESC' TO QUIT->                             ", DISP_FGND_BLACK + DISP_BGND_LIGHT_GRAY + DISP_BLINK); getKey = PC_GetKey(&key); if(key==key1[0]) //退出程序 { PC_DOSReturn(); } OSTimeDly(1); } } //*****************************Philos******************************************** //the Philosopher first has to pick up the chopstick void  Philos(void *pdata) { INT8U j; INT8U PhID; char temp[50]; PhID = *(INT8U *)pdata; //提取输入参数1 ~ 5 for(; ;) { if(key == key1[PhID]) //检测输入的是不是对应的，是则请求信号量集 { sprintf(temp,"Philos %d apply for meal failed ",PhID); //OS_TICKS_PER_SEC = 200 PC_DispStr(x,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_RED); //请求time_out = 5s OSFlagPend(Chop, (OS_FLAGS)Flag_Location[PhID], OS_FLAG_WAIT_SET_ALL+OS_FLAG_CONSUME, 1000, &err); if(err == OS_NO_ERR) //请求成功则显示吃饭 { Eat(PhID); } else { Think(PhID); } } else //非对应则显示正在思考 { Think(PhID); OSTimeDly(1); } } } //*****************************Eat()*********************************************** void  Eat(INT8U PhID) //显示吃饭并倒计时，吃完释放信号量集 { char temp[50]; INT8U j; sprintf(temp,"Philos %d is eating     ",PhID); PC_DispStr(x,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_GREEN); for(j=TIME; j<60; j++) { if(j<60) //倒计时60 - TIME { sprintf(temp,"countdown:  %d s ",(60-j)); PC_DispStr(24,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_GREEN); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0); } if(j==59) //倒计时结束 -> 信号量集相应位置1 { OSFlagPost(Chop, (OS_FLAGS)Flag_Location[PhID], OS_FLAG_SET, &err); } } } //*****************************Think()*********************************************** void Think(INT8U PhID) //显示思考 { char temp[50]; sprintf(temp,"Philos %d is thinking                       ",PhID); PC_DispStr(x,PhID,temp,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE); }