51超轻量多任务操作系统

1万 · 2017-6-23 12:11

包括我在内的很多人都对51使用操作系统呈悲观态度,因为51的片上资源太少.但对于很多要求不高的系统来说,使用操作系统可以使代码变得更直观,易于维护,所以在51上仍有操作系统的生存机会.

流行的uCos,Tiny51等,其实都不适合在2051这样的片子上用,占资源较多,唯有自已动手,以不变应万变,才能让51也有操作系统可用.这篇贴子的目的,是教会大家如何现场写一个OS,而不是给大家提供一个OS版本.提供的所有代码,也都是示例代码,所以不要因为它没什么功能就说LAJI之类的话.如果把功能写全了,一来估计你也不想看了,二来也失去灵活性没有价值了.

1万 · 2017-6-23 12:11

下面的贴一个示例出来,可以清楚的看到,OS本身只有不到10行源代码,编译后的目标代码60字节,任务切换消耗为20个机器周期.相比之下,KEIL内嵌的TINY51目标代码为800字节,切换消耗100~700周期.唯一不足之处是,每个任务要占用掉十几字节的堆栈,所以任务数不能太多,用在128B内存的51里有点难度,但对于52来说问题不大.这套代码在36M主频的51上实测,切换任务仅需2uS.
#include <reg51.h>

#define MAX_TASKS 2    //任务槽个数.必须和实际任务数一至
#define MAX_TASK_DEP 12 //最大栈深.最低不得少于2个,保守值为12.
unsigned char idata task_stack[MAX_TASKS][MAX_TASK_DEP];//任务堆栈.
unsigned char task_id; //当前活动任务号

//任务切换函数(任务调度器)
void task_switch(){
      task_sp[task_id] = SP;

      if(++task_id == MAX_TASKS)
            task_id = 0;

      SP = task_sp[task_id];
}

//任务装入函数.将指定的函数(参数1)装入指定(参数2)的任务槽中.如果该槽中原来就有任务,则原任务丢失,但系统本身不会发生错误.
void task_load(unsigned int fn, unsigned char tid){
      task_sp[tid] = task_stack[tid] + 1;
      task_stack[tid][0] = (unsigned int)fn & 0xff;
      task_stack[tid][1] = (unsigned int)fn >> 8;
}

//从指定的任务开始运行任务调度.调用该宏后,将永不返回.
#define os_start(tid) {task_id = tid,SP = task_sp[tid];return;}

/*============================以下为测试代码============================*/

void task1(){
      static unsigned char i;
      while(1){
            i++;
            task_switch();//编译后在这里打上断点
      }
}

void task2(){
      static unsigned char j;
      while(1){
            j+=2;
            task_switch();//编译后在这里打上断点
      }
}

void main(){
      //这里装载了两个任务,因此在定义MAX_TASKS时也必须定义为2
      task_load(task1, 0);//将task1函数装入0号槽
      task_load(task2, 1);//将task2函数装入1号槽
      os_start(0);
}

这样一个简单的多任务系统虽然不能称得上真正的操作系统,但只要你了解了它的原理,就能轻易地将它扩展得非常强大,想知道要如何做吗?