stm32 ucos II任务调度

只看该作者 · 2018-11-29 19:43

UCOSII 的前身是 UCOS，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**连载，并把 UCOS 的源码发布在该杂志的
BBS 上。目前最新的版本： UCOSIII 已经出来，但是现在使用最为广泛的还是 UCOSII

只看该作者 · 2018-11-29 19:43

UCOSII 是一个可以基于 ROM 运行的、可裁减的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可
移植性，特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统
(RTOS)。为了提供最好的移植性能， UCOSII 最大程度上使用 ANSI C 语言进行开发，并且已
经移植到近 40 多种处理器体系上，涵盖了从 8 位到 64 位各种 CPU(包括 DSP)。

只看该作者 · 2018-11-29 19:43

UCOSII 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 UCOSII 嵌人到开发的产品中。 UCOSII 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 。 UCOSII 已经移植到了几
乎所有知名的 CPU 上。

只看该作者 · 2018-11-29 19:44

UCOSII 构思巧妙。结构简洁精练，可读性强，同时又具备了实时操作系统的全部功能，
虽然它只是一个内核，但非常适合初次接触嵌入式实时操作系统的朋友，可以说是麻雀虽小，
五脏俱全。

只看该作者 · 2018-11-29 19:45

UCOSII 的移植，我们只需要修改： os_cpu.h、 os_cpu_a.asm 和 os_cpu.c
等三个文件即可，其中： os_cpu.h，进行数据类型的定义，以及处理器相关代码和几个函数原
型； os_cpu_a.asm，是移植过程中需要汇编完成的一些函数，主要就是任务切换函数； os_cpu.c，定义一些用户 HOOK 函数。

只看该作者 · 2018-11-29 19:45

图中定时器的作用是为 UCOSII 提供系统时钟节拍，实现任务切换和任务延时等功能。这
个时钟节拍由 OS_TICKS_PER_SEC（在 os_cfg.h 中定义）设置，一般我们设置 UCOSII 的系统
时钟节拍为 1ms~100ms，具体根据你所用处理器和使用需要来设置。本章，我们利用 STM32
的 SYSTICK 定时器来提供 UCOSII 时钟节拍。

只看该作者 · 2018-11-29 19:54

UCOSII 早期版本只支持 64 个任务，但是从 2.80 版本开始，支持任务数提高到 255 个，不
过对我们来说一般 64 个任务都是足够多了，一般很难用到这么多个任务。 UCOSII 保留了最高
4 个优先级和最低 4 个优先级的总共 8 个任务，用于拓展使用，单实际上， UCOSII 一般只占用
了最低 2 个优先级，分别用于空闲任务（倒数第一）和统计任务（倒数第二），所以剩下给我
们使用的任务最多可达 255-2=253 个（V2.91）。

只看该作者 · 2018-11-29 19:55

所谓的任务，其实就是一个死循环函数，该函数实现一定的功能，一个工程可以有很多这
样的任务（最多 255 个）， UCOSII 对这些任务进行调度管理，让这些任务可以并发工作（注
意不是同时工作！！，并发只是各任务轮流占用 CPU，而不是同时占用，任何时候还是只有 1
个任务能够占用 CPU），这就是 UCOSII 最基本的功能。

只看该作者 · 2018-11-29 19:55

Ucos 任务的一般格式为：
void MyTask (void *pdata)
{
任务准备工作…
While(1)//死循环
{ 任务 MyTask 实体代码;
OSTimeDlyHMSM(x,x,x,x);//调用任务延时函数，释放 cpu 控制权，
} }

只看该作者 · 2018-11-29 19:57

假如我们新建了 2 个任务为 MyTask 和 YourTask,这里我们先忽略任务优先级的概念，两个
任务死循环中延时时间为 1s。如果某个时刻，任务 MyTask 在执行中，当它执行到延时函数
OSTimeDlyHMSM 的时候，它释放 cpu 控制权，这个时候，任务 YourTask 获得 cpu 控制权开
始执行，任务 YourTask 执行过程中，也会调用延时函数延时 1s 释放 CPU 控制权，这个过程中
任务 A 延时 1s 到达，重新获得 CPU 控制权，重新开始执行死循环中的任务实体代码。如此循
环，现象就是两个任务交替运行，就好像 CPU 在同时做两件事情一样。

只看该作者 · 2018-11-29 19:57

如果有很多任务都在等待，那么先执行那个任务呢？如果任务在执行过程中，
想停止之后去执行其他任务是否可行呢？这里就涉及到任务优先级以及任务状态任务控制的一
些知识，我们在后面会有所提到。

只看该作者 · 2018-11-29 19:57

我们学习的所有实验，都是一个大任务（死循环），这样，有些事情就比较不好处理，
比如： MP3 实验，在 MP3 播放的时候，我们还希望显示歌词，如果是一个死循环（一个任务），
那么很可能在显示歌词的时候， MP3 声音出现停顿（尤其是高码率的时候），这主要是歌词显
示占用太长时间，导致 VS1053 由于不能及时得到数据而停顿。而如果用 UCOSII 来处理，那
么我们可以分 2 个任务， MP3 播放一个任务（优先级高），歌词显示一个任务（优先级低）。
这样，由于 MP3 任务的优先级高于歌词显示任务， MP3 任务可以打断歌词显示任务，从而及
时给 VS1053 提供数据，保证音频不断，而显示歌词又能顺利进行。这就是 UCOSII 带来的好处

只看该作者 · 2018-11-29 19:58

这里有几个 UCOSII 相关的概念需要大家了解一下。任务优先级，任务堆栈，任务控制块，任务就绪表和任务调度器。

只看该作者 · 2018-11-29 19:59

任务优先级，这个概念比较好理解， ucos 中，每个任务都有唯一的一个优先级。优先级是
任务的唯一标识。在 UCOSII 中，使用 CPU 的时候，优先级高（数值小）的任务比优先级低的
任务具有优先使用权，即任务就绪表中总是优先级最高的任务获得 CPU 使用权，只有高优先级
的任务让出 CPU 使用权（比如延时）时，低优先级的任务才能获得 CPU 使用权。 UCOSII 不支
持多个任务优先级相同，也就是每个任务的优先级必须不一样。

只看该作者 · 2018-11-29 19:59

任务堆栈，就是存储器中的连续存储空间。为了满足任务切换和响应中断时保存 CPU 寄存
器中的内容以及任务调用其他函数时的需要，每个任务都有自己的堆栈。在创建任务的时候，
任务堆栈是任务创建的一个重要入口参数。

只看该作者 · 2018-11-29 20:12

任务控制块 OS_TCB，用来记录任务堆栈指针，任务当前状态以及任务优先级等任务属性。
UCOSII 的任何任务都是通过任务控制块（TCB）的东西来控制的，一旦任务创建了，任务控
制块 OS_TCB 就会被赋值。每个任务管理块有 3 个最重要的参数： 1，任务函数指针； 2，任务
堆栈指针； 3，任务优先级；任务控制块就是任务在系统里面的身份*

只看该作者 · 2018-11-29 20:12

任务就绪表，简而言之就是用来记录系统中所有处于就绪状态的任务。它是一个位图，系
统中每个任务都在这个位图中占据一个进制位，该位置的状态（1 或者 0）就表示任务是否处于
就绪状。

只看该作者 · 2018-11-29 20:17

任务调度的作用一是在任务就绪表中查找优先级最高的就绪任务，二是实现任务的切换。
比如说，当一个任务释放 cpu 控制权后，进行一次任务调度，这个时候任务调度器首先要去任
务就绪表查询优先级最高的就绪任务，查到之后，进行一次任务切换，转而去执行下一个任务。

只看该作者 · 2018-11-29 20:22

UCOSII 的每个任务都是一个死循环。每个任务都处在以下 5 种状态之一的状态下，这 5
种状态是：睡眠状态、就绪状态、运行状态、等待状态(等待某一事件发生)和中断服务状态。

只看该作者 · 2018-11-29 20:22

睡眠状态，任务在没有被配备任务控制块或被剥夺了任务控制块时的状态。