2020-10-28_μC/OS实时系统的实现：多任务

1、无操作系统的程序中，通常就是一个main()函数，所有的操作都在这个函数里面顺序、无限重复的运行，如果要实现多个模块功能，就只能按照先后顺序一个一个的执行，即便把某些功能用中断的方式实现，排在后面的程序段也会因为前面程序段的执行，造成很长的延时，在多个模块需要及时响应时，就会很难进行比较合理的设计。

2、μC/OS实时系统的基本原理：

（1）把需要实现的功能细分成多个子模块，称为“任务”。

（2）设置一个系统定时器，每隔一个固定的时间间隔，进行一次任务切换（不需要等任务完全执行完一遍，只要定时到了，就切换到下一个任务）。

（3）定时器的时间间隔设置合理，一般为ms级，这样在一个比较长的时间段内（秒或分级），从宏观上看，所有的任务看起来都在执行，从而实现“实时”的效果。

（4）不同的任务有不同的优先级次，优先级高的会先执行或优先执行；所有任务都需要在合理的时候进行一段自身延时，以便让出CPU使用权，进行任务切换。

3、任务的构成和管理方法：

（1）在无操作系统的程序里面，要实现功能模块的切换，有两种方法，中断和跳转，但其本质都是通过改变PC和入/出栈的方式来实现的。所以任务的切换实际上就是对PC和栈的操作，任务的管理就是建立一套数据结构来对多个任务的PC、栈数据进行保存、恢复、删除等操作。

（2）第（1）步中说到的数据结构就是“任务控制块”，它不是具体的功能模块，而是系统管理任务所需要的数据结构（一个结构体数据）。一个“任务控制块”就是控制一个任务所需的必要信息集合，它包括了任务函数的入口地址，任务函数的堆栈地址、任务优先级次等，每个任务都有一个“任务控制块”，多个“任务控制块”又形成一个链表，所以它里面还包含了这个链表的前一个控制块、后一个控制块的地址（指针）数据，以便于系统对“控制块”进行查找。

（3）由于每个任务都相当于一个main()函数，所以每个任务都必须配套一个栈，用来保存其运行过程中的寄存器状态，“任务控制块”里面的栈地址就是指向这个任务栈的。在第一次进入任务和过程中切换出去、切换回来，都涉及到对这个栈空间的入栈、出栈操作。

（4）任务调度器建立两站表，一张存放任务对应的“任务控制块”地址，一张存放任务优先级，两张表按照优先级先后顺序一一对应，任务需要切换时，调度器查找“优先级”表中除去当前任务外，最高优先级的任务优先级，然后对照第一张表，找到这个任务的“任务控制块”，最后根据“任务控制块”所记录的任务信息，进行PC跳转、入栈/出栈，实现切换。

（5）μC/OS系统里面除了任务切换外，还针对任务通信和同步，增加了消息管理机制；集成了动态内存管理模块。丰富和完善了作为一个操作系统应该具备的基础架构。