STM32 uC/OS_II 實(shí)踐 之 任務(wù)調(diào)度過程理解及查詢式事件

/*******************************************************************************
* Function Name : main
* Description : 主函數(shù)，對(duì)系統(tǒng)以及硬件初始化，建立主函數(shù)并開啟系統(tǒng)
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
CPU_IntDis(); // 禁止CPU中斷 連接到匯編
OSInit(); // uCOS系統(tǒng)初始化
BSP_Init(); // 硬件初始化


OSTaskCreate //建立主任務(wù)， 優(yōu)先級(jí)最高 建立這個(gè)任務(wù)另外一個(gè)用途是為了以后使用統(tǒng)計(jì)任務(wù)
(
(void (*) (void *)) App_TaskStart, //指向任務(wù)代碼的指針
(void *) 0,//任務(wù)開始執(zhí)行時(shí)，傳遞給任務(wù)的參數(shù)的指針
(OS_STK *) &App_TaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE - 1], //分配給任務(wù)的堆棧的棧頂指針,從(INT8U) APP_TASK_START_PRIO //分配給任務(wù)的優(yōu)先級(jí)
);

OSTimeSet(0);
OSStart();

return(0);
}

在開始 uC/OS_II 的調(diào)度之前，我們需要調(diào)用函數(shù)OSInit()，他負(fù)責(zé)建立任務(wù)控制塊鏈表，就緒任務(wù)表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后初始化全局變量。然后把需要用的外部設(shè)備進(jìn)行初始化，主要是時(shí)鐘初始化，中斷嵌套初始化，端口初始化，調(diào)用函數(shù)BSP_Init(),uC/OS_II規(guī)定在任務(wù)調(diào)度開始前至少有一個(gè)任務(wù)已經(jīng)建立，所以我們建立一個(gè)任務(wù)APP_TaskStart,并且給這個(gè)任務(wù)分配優(yōu)先級(jí)以及堆棧等資源這是必須的啦，然后我們用OSTimeSet(0)函數(shù)初始化系統(tǒng)的時(shí)鐘節(jié)拍數(shù)后，就調(diào)用OSStart()函數(shù)開始任務(wù)調(diào)度，任務(wù)就會(huì)從所有建立的任務(wù)里最高優(yōu)先級(jí)開始執(zhí)行。

大家還記得剛才建立了一個(gè)APP_TaskStart任務(wù)，在系統(tǒng)開始任務(wù)調(diào)度的時(shí)候，系統(tǒng)里除了默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)最低的空閑任務(wù)外只有這一個(gè)任務(wù)被注冊(cè)了，自然就會(huì)運(yùn)行這個(gè)任務(wù)，我們先來看下他的相關(guān)源代碼來自文件task.c：

/*******************************************************************************
* Function Name : App_TaskStart
* Description : 主任務(wù)
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void App_TaskStart(void* p_arg)
{
(void) p_arg;

OS_CPU_SysTickInit(); // 初始化系統(tǒng)心跳

#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
OSStatInit(); // 統(tǒng)計(jì)任務(wù)初始化函數(shù)
#endif

App_TaskCreate(); // 創(chuàng)建新的用戶任務(wù)

while(1)
{
LED4_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);
LED4_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);
}

}

/*******************************************************************************
* Function Name : App_TaskCreate
* Description : 建立用戶任務(wù)
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void App_TaskCreate(void)
{
//===================================================================// 測(cè)試任務(wù)1
OSTaskCreateExt(
Task_Test1,// 指向任務(wù)代碼的指針，也就是任務(wù)函數(shù)名
(void *)0,// 任務(wù)開始執(zhí)行時(shí)傳遞給任務(wù)的參數(shù)
(OS_STK *)&Task_Test1Stk[Task_Test1_STK_SIZE-1]，//分配給任務(wù)堆棧的棧頂指針，自頂向下
Task_Test1_PRIO,// 分配給任務(wù)的優(yōu)先級(jí)
Task_Test1_PRIO,// 預(yù)備給以后版本的標(biāo)識(shí)符，現(xiàn)在同任務(wù)優(yōu)先級(jí)
(OS_STK *)&Task_Test1Stk[0], // 指向任務(wù)堆棧的棧底指針，用于堆棧的檢驗(yàn)
Task_Test1_STK_SIZE, // 指定堆棧的容量，用于堆棧檢驗(yàn)
(void *)0, // 指向用戶附加數(shù)據(jù)域的指針，用來擴(kuò)展任務(wù)控制塊
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR // 任務(wù)選項(xiàng)：使能堆棧檢測(cè) 和 創(chuàng)建任務(wù)時(shí)清空堆棧
);
//===================================================================// 測(cè)試任務(wù)2
OSTaskCreateExt(
Task_Test2,
(void *)0,
(OS_STK *)&Task_Test2Stk[Task_Test2_STK_SIZE-1],
Task_Test2_PRIO,
Task_Test2_PRIO,
(OS_STK *)&Task_Test2Stk[0],
Task_Test2_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR
);
//===================================================================// 測(cè)試任務(wù)3
OSTaskCreateExt(
Task_Test3,
(void *)0,
(OS_STK *)&Task_Test3Stk[Task_Test3_STK_SIZE-1],
Task_Test3_PRIO,
Task_Test3_PRIO,
(OS_STK *)&Task_Test3Stk[0],
Task_Test3_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR
);
}

同時(shí)給出任務(wù)的優(yōu)先級(jí)及堆棧大小等信息來自文件app_cfg.h

可以看到，任務(wù)APP_TaskStart的優(yōu)先級(jí)最低，所以在這個(gè)任務(wù)里創(chuàng)建其他的任務(wù)的時(shí)候他就會(huì)被更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)把CPU的占有權(quán)搶去，在uC/OS_II里每建立一個(gè)任務(wù)后都會(huì)產(chǎn)生一次任務(wù)的調(diào)度，如果這個(gè)建立的任務(wù)優(yōu)先級(jí)更高，則系統(tǒng)就會(huì)去執(zhí)行這個(gè)剛創(chuàng)立的任務(wù)，如果低就只能等著了。所以在建立Task_Test1任務(wù)后，就會(huì)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行此任務(wù)，現(xiàn)在我們來看下這三個(gè)測(cè)試任務(wù)的源代碼來自文件app.c    

/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test1
* Description : 任務(wù)1
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test1(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
if(KEY_WKUP == 0)
{
LED1_HIGH;
}
else
{
LED1_LOW;
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,100); // 延時(shí)，為其他低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)執(zhí)行留有空間
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test2
* Description : 任務(wù)2
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test2(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
LED2_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
LED2_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test3
* Description : 任務(wù)3
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test3(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
LED3_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
LED3_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}

剛才說到哪里了？對(duì)，現(xiàn)在開始執(zhí)行Task_Test1的任務(wù)了，很顯然，這個(gè)任務(wù)是對(duì)一個(gè)按鍵的檢測(cè)，檢測(cè)完成后進(jìn)入一個(gè)100ms的延時(shí)函數(shù)，在uC/OS_II里延時(shí)函數(shù)的作用要比以前的大得多，在uC/OS_II里任務(wù)中調(diào)用了延時(shí)函數(shù)時(shí)，該任務(wù)就被退出了任務(wù)就緒表，然后調(diào)用一次系統(tǒng)調(diào)度OS_Sched()，重新尋找最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)去執(zhí)行，這個(gè)時(shí)候咱們的系統(tǒng)只注冊(cè)了兩個(gè)任務(wù)，這樣就只能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)APP_TaskStart了，剛才在這個(gè)函數(shù)里建立第一個(gè)測(cè)試任務(wù)就被搶去了CPU的占用權(quán)，現(xiàn)在回來繼續(xù)創(chuàng)建Task_Test2第二個(gè)測(cè)試任務(wù)，這第二個(gè)測(cè)試任務(wù)優(yōu)先級(jí)也比開始任務(wù)高，所以自然的它又被人搶去了CPU的占用權(quán)，在第二個(gè)測(cè)試任務(wù)里大家又會(huì)看到有延時(shí)函數(shù)，功能肯定是相同的，以此類推第三個(gè)測(cè)試任務(wù)也就清晰的多了。這時(shí)還有一個(gè)問題就是延時(shí)結(jié)束后系統(tǒng)操作，剛才測(cè)試任務(wù)1進(jìn)入延時(shí)后，不會(huì)被系統(tǒng)調(diào)用，他的延時(shí)變量OSTCBDly是隨著系統(tǒng)的心跳進(jìn)行遞減的，如果有兩個(gè)任務(wù)同時(shí)在延時(shí)中只要他們的任務(wù)控制塊里的延時(shí)變量不是0就會(huì)在心跳中斷服務(wù)函數(shù)里減1，等到他被減為0，系統(tǒng)會(huì)把這個(gè)任務(wù)重新放到任務(wù)就緒表里，并且運(yùn)行一次系統(tǒng)調(diào)度函數(shù)OS_Sched()，通過這種機(jī)制來保證系統(tǒng)始終在運(yùn)行著最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。這樣系統(tǒng)的調(diào)度問題就解釋完了，在后面關(guān)于中斷和信號(hào)量使用時(shí)，他們對(duì)系統(tǒng)的執(zhí)行順序也是有影響的，他們是如何參與到系統(tǒng)的調(diào)度里，就看后面的講解了。

剛才我們說了延時(shí)函數(shù)的作用，如果我把上面的代碼里黃色高亮的部分注視掉會(huì)有什么樣的效果，結(jié)果就是其他的3個(gè)任務(wù)都無法運(yùn)行了，系統(tǒng)將一直處理任務(wù)Task_Test1，再加入我們?nèi)绻腰S色高亮部分的延時(shí)參數(shù)調(diào)大一些，調(diào)整到1s，結(jié)果也不令人滿意，雖然我給了提起任務(wù)充足的運(yùn)行時(shí)間，但是由于每檢測(cè)一次我都會(huì)等待很長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致我的檢測(cè)精度大大降低，按鍵變的極為難用。這時(shí)候我們就應(yīng)該思考，在uC/OS_II這樣一個(gè)實(shí)時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)里面，最可怕的就是無目的的等待，所以我們盡量使用中斷這樣方式去處理接口信息，中斷和實(shí)時(shí)系統(tǒng)是相得益彰的。