ucos-17-为什么我们需要uCos

转自：http://blog.csdn.net/MARZ07101/article/details/8245490

知道 uCos 是在 2010 年的暑假，老师要我为毕业设计选一个课题，要求有关嵌入式实时操作系统，于是开始在网上搜索，顺理成章的就发现了 uCos ，于是开始了 uCos 之路，但后来由于硬件平台的问题，毕设没有用 uCos ，而用了另外一个不开源的。

毕业后，做的项目用到过 RTX51 ， uCos ， linux ，当做 linux 下的项目时，研究过一阵子 linux 的源码，后来又一天，闲来无事再去看 uCos 的源码时，突然发现 uCos 里的一些原理，对于理解和构建一个操作系统这这么的经典和透彻！于是我觉得是时候再好好理解和整理下 uCos 里的一些原理了。

        我相信这样的整理对于更透彻的理解 RTOS 定会有好处，如果确实没什么收获，就当是打发时间吧！

       我觉得第一个要解决的问题是，为什么我需要 uCos ？就像最开始学 C 编程时，老师告诉我，指针很重要，我那时就有一个大的疑问，指针到底有什么好？还一边在心里嘀咕着：我不用指针不一样把程序编出来了？现在想想 c 语言没了指针，将寸步难行！回到正题，我们到底为什么需要 uCos ？

      一般的简单的嵌入式设备的编程思路是下面这样的：

main

{

    {处理事务1}；

    {处理事务2}；

    {处理事务3}；

        .......

    {处理事务N}；

}

isr_server

{

    {处理中断}；

}

        这是最一般的思路，对于简单的系统当然是够用了，但这样的系统实时性是很差的，比如“事务 1 ”如果是一个用户输入的检测，当用户输入时，如果程序正在处理事务 1 下面的那些事务，那么这次用户输入将失效，用户的体验是“这个按键不灵敏，这个机器很慢”，而我们如果把事务放到中断里去处理，虽然改善了实时性但会导致另外一个问题，有可能会引发中断丢失，这个后果有时候比“慢一点”更加严重和恶劣！又比如事务 2 是一个只需要 1s 钟处理一次的任务，那么显然事务 2 会白白浪费 CPU 的时间。

        这时，我们可能需要改进我们的编程思路，一般我们会尝试采用“时间片”的方式。这时候编程会变成下面的方式：

main

{

      {事务1的时间片到了则处理事务1}；

      {事务2的时间片到了则处理事务2}；

               .......

      {事务N的时间片到了则处理事务N}；

}

time_isr_server

{

       {判断每个事务的时间片是否到来，并进行标记}；

}

isr_server

{

      {处理中断}；

}

        我们可以看到，这种改进后的思路，使得事务的执行时间得到控制，事务只在自己的时间片到来后，才会去执行，但我们发现，这种方式仍然不能彻底解决“实时性”的问题，因为某个事务的时间片到来后，也不能立即就执行，她必须等到当前事务的时间片用完，并且后面的事务时间片没到来，她才有机会获得“执行时间”。

        这时候我们需要继续改进思路,为了使得某个事务的时间片到来后能立即执行，我们需要在时钟中断里判断完时间片后，改变程序的返回位置，让程序不返回到刚刚被打断的位置，而从最新获得了时间片的事务处开始执行，这样就彻底解决了事务的实时问题。

       我们在这个思路上，进行改进，我们需要在每次进入时钟中断前，保存CPU的当前状态和当前事务用到的一些数据，然后我们进入时钟中断进行时间片处理，若发现有新的更紧急的事务的时间片到来了，则我们改变中断的返回的地址，并在CPU中恢复这个更紧急的事务的现场，然后返回中断开始执行这个更紧急的事务。

      上面的这段话有些不好读，事实上，这是因为要实现这个过程是有些复杂和麻烦的，这时候我们就需要找一个操作系统 (OS) 帮我们做这些事了，如果你能自己用代码实现这个过程，事实上你就在自己写操作系统了，其实从这里也可也看出，操作系统的原理其实并不那么神秘，只是一些细节你很难做好。 uCos 就是这样一个操作系统，她能帮你完成这些事情，而且是很优雅的帮你完成！

      到这里，我们终于知道了为什么我们需要 uCos 了。事实上， uCos 的用处远不止帮你完成这个“事务时间片的处理”，她还能帮你处理各种超时，进行内存管理，完成任务间的通信等，有了她，程序的层次也更加清晰，给系统添加功能也更方便，这一切在大型项目中越发的明显！

     我们知道了uCos能给我们提供这么多的便利，那么我们就开始使用uCos吧！