uc-osⅡ入门——创建工程模板

目录

任务:

概念

简介

性质

组成

1) 核心部分(OSCore.c)

2) 任务处理部分(OSTask.c)

3) 时钟部分(OSTime.c)

4) 任务同步和通信部分

5) 与CPU的接口部分

总结分析和思考

任务管理

时间管理

内存管理

通信同步

任务调度

理解

实践

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任务:

了解什么是ucos

创建一个通用的uCOS-II操作系统工程模版

概念

简介

 

         μC/OS-II由Micrium公司提供，是一个可移植、可固化的、可裁剪的、占先式多任务实时内核，它适用于多种微处理器，微控制器和数字处理芯片（已经移植到超过100种以上的微处理器应用中）。同时，该系统源代码开放、整洁、一致，注释详尽，适合系统开发。 μC/OS-II已经通过联邦航空局（FAA）商用航行器认证，符合航空无线电技术委员会（RTCA）DO-178B标准。现在最新版的是μC/OS-III。

        说到这个就不得不提到一个嵌入式工程师的考试，我记得有一个国内的证是要考ucosⅡ的，国内还有个工信部的linux考试，国外有微软的wince，红帽的linux应用，ARM的嵌入式ARM，还有一个不太了解的Atmel，也是个半导体公司，可能是更上游的产业，目前用过SOC的就只是开始的STC，STM后来的三星、NXP，还有比赛接触的鸿蒙以及挺感兴趣的龙芯。哦还用过全志的。

性质

        μC/OS-II被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。

        μC/OS-II 的前身是μC/OS，最早出自于1992 年美国嵌入式系统专家Jean J.Labrosse 在《嵌入式系统编程》杂志的5 月和6 月刊上刊登的文章连载，并把μC/OS 的源码发布在该杂志的B B S 上。

        μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的， 绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS-II嵌入到开发的产品中。μC/OS-II 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点， 最小内核可编译至 2KB 。μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。

        严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提供输入输出管理，文件系统，网络等额外的服务。但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放，这些非必须的功能完全可以由用户自己根据需要分别实现。

        uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。

        uC/OS-II以源代码的形式发布，是开源软件, 但并不意味着它是免费软件。你可以将其用于教学和私下研究（peaceful research）；但是如果你将其用于商业用途，那么你必须通过Micrium获得商用许可。

        所以我们拿来学习是免费的，到公司以后这部分钱也是公司出。在rtos领域，ucosⅡ依然是现在最稳定的rtos。不过未来可能会被完全开源的freertos和RT-thread代替。现在到处都在推进国产化，我挺看好RT-thread的。后面了解的时候会发布相关的学习笔记。

组成

        μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。

1) 核心部分(OSCore.c)

        是操作系统的处理核心，包括操作系统初始化、操作系统运行、中断进出的前导、时钟节拍、任务调度、事件处理等多部分。能够维持系统基本工作的部分都在这里。

2) 任务处理部分(OSTask.c)

        任务处理部分中的内容都是与任务的操作密切相关的。包括任务的建立、删除、挂起、恢复等等。因为μC/OS-II是以任务为基本单位调度的，所以这部分内容也相当重要。

3) 时钟部分(OSTime.c)

        μC/OS-II中的最小时钟单位是timetick（时钟节拍）。任务延时等操作是在这里完成的。

4) 任务同步和通信部分

        为事件处理部分，包括信号量、邮箱、邮箱队列、事件标志等部分；主要用于任务间的互相联系和对临界资源的访问。

5) 与CPU的接口部分

        是指μC/OS-II针对所使用的CPU的移植部分。由于μC/OS-II是一个通用性的操作系统，所以对于关键问题上的实现，还是需要根据具体CPU的具体内容和要求作相应的移植。这部分内容由于牵涉到SP等系统指针，所以通常用汇编语言编写。主要包括中断级任务切换的底层实现、任务级任务切换的底层实现、时钟节拍的产生和处理、中断的相关处理部分等内容。

总结分析和思考

任务管理

        uC/OS-II 中最多可以支持256个任务，分别对应优先级0～255，其中0 为最高优先级。255为最低级。

注意：uC/OS中最多可以支持64个任务，分别对应优先级0～63，其中0 为最高优先级。63为最低级。

        uC/OS-II提供了任务管理的各种函数调用，包括创建任务，删除任务，改变任务的优先级，任务挂起和恢复等。

系统初始化时会自动产生两个任务：一个是空闲任务，它的优先级最低，该任务仅给一个整型变量做累加运算；另一个是系统任务，它的优先级为次低，该任务负责统计当前cpu的利用率。

时间管理

        uC/OS-II的时间管理是通过定时中断来实现的，该定时中断一般为10毫秒或100毫秒发生一次，时间频率取决于用户对硬件系统的定时器编程来实现。中断发生的时间间隔是固定不变的，该中断也成为一个时钟节拍。

        uC/OS-II要求用户在定时中断的服务程序中，调用系统提供的与时钟节拍相关的系统函数，例如中断级的任务切换函数，系统时间函数。

内存管理

        在ANSI C中是使用malloc和free两个函数来动态分配和释放内存。但在嵌入式实时系统中，多次这样的操作会导致内存碎片，且由于内存管理算法的原因，malloc和free的执行时间也是不确定。

        uC/OS-II中把连续的大块内存按分区管理。每个分区中包含整数个大小相同的内存块，但不同分区之间的内存块大小可以不同。用户需要动态分配内存时，系统选择一个适当的分区，按块来分配内存。释放内存时将该块放回它以前所属的分区，这样能有效解决碎片问题，同时执行时间也是固定的。

通信同步

        对一个多任务的操作系统来说，任务间的通信和同步是必不可少的。uC/OS-II中提供了4种同步对象，分别是信号量，邮箱，消息队列和事件。所有这些同步对象都有创建，等待，发送，查询的接口用于实现进程间的通信和同步。

任务调度

        uC/OS-II 采用的是可剥夺型实时多任务内核。可剥夺型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级的任务。

        uC/OS-II的任务调度是完全基于任务优先级的抢占式调度，也就是最高优先级的任务一旦处于就绪状态，则立即抢占正在运行的低优先级任务的处理器资源。为了简化系统设计，uC/OS-II规定所有任务的优先级不同，因为任务的优先级也同时唯一标志了该任务本身。

1） 高优先级的任务因为需要某种临界资源，主动请求挂起，让出处理器，此时将调度就绪状态的低优先级任务获得执行，这种调度也称为任务级的上下文切换。

2） 高优先级的任务因为时钟节拍到来，在时钟中断的处理程序中，内核发现高优先级任务获得了执行条件(如休眠的时钟到时)，则在中断态直接切换到高优先级任务执行。这种调度也称为中断级的上下文切换。

        这两种调度方式在uC/OS-II的执行过程中非常普遍，一般来说前者发生在系统服务中，后者发生在时钟中断的服务程序中。

调度工作的内容可以分为两部分：

最高优先级任务的寻找和任务切换。其最高优先级任务的寻找是通过建立就绪任务表来实现的。u C / O S 中的每一个任务都有独立的堆栈空间，并有一个称为任务控制块TCB(Task Control Block)的数据结构，其中第一个成员变量就是保存的任务堆栈指针。任务调度模块首先用变量OSTCBHighRdy 记录当前最高级就绪任务的TCB 地址，然后调用OS_TASK_SW()函数来进行任务切换。

理解

        在学完linux后再来看，感觉就是一个阉割版的linux，仅仅实现了多线程，我们在使用时操作的那些任务其实和用linux时使用线程是差不多的。使用少量资源的相对独立个体。ucos的内核帮我们实现了对内存的简单管理。源码去掉板级适配后并不多，我们自己其实也可以实现。当然这是因为我们站在巨人的肩膀上。我大二课设的时候写过一个更简单的操作系统。也因此拿了课设专业第一。嘿嘿。同学们感兴趣可以也写一个试试。也可以多人组建个小团队或者干脆开源出去大家一起来。这种RTOS核心技术不是很难，主要是为了实时性和稳定性。这就需要很多人一起来优化完善。说到这越来越期待RT-thread了。

uC/OS-II_百度百科

更具体的可以看看百度，这里还讲了他的问题和解决办法。

实践

 先创建几个文件夹，这个根据个人爱好，我这个结合了硬石和正点原子的风格加上我比较懒形成的。

从名字上看从上到下分别是库，工程，readme，内核，写代码的地方

然后打开官方源码

 

把这三件套粘过来

 

这个文件里有例程

然后把STM32库文件的那两件套复制过来

 

 User里在以前的基础上加个OS目录放一些和RTOS相关的。

OS内就是三组东西

应用层驱动层这两套是自己写的，hooks是rtos自带的钩子函数。 

 

从上到下分别是启动文件，CMSIS层文件，ST公司的片内外设文件用户应用层文件，

驱动文件，rtos的相关源码，最后readme 

源码中提供三种编译工具，我们使用RealView，这个是ARM的。

 

这里头文件用os.h会报错，没有这个文件，我看了官方例程ii用的是ucos_ii.h而3用的是os.h

 

 头文件中这个他不认识，追一下

这个东西他没定义

这个东西在os_cfg.h中定义的，我一看是iii的这个文件。

换一下文件少了40多个报错

user目录下的文件我用的都是iii的和ii不通用要换一下。

接下来就是哪里爆红删哪里，因为官方例程用了串口和灯，咱们都没设置，都删掉了就完成了模板的创建。