建立一個(gè)AVR單片機(jī)RTOS（7）—占先式內(nèi)核(只帶延時(shí)服務(wù))

Preemptive Multitasking

當(dāng)大家理解時(shí)間片輪番調(diào)度法的任務(wù)調(diào)度方式后，占先式的內(nèi)核的原理，已經(jīng)伸手可及了。

先想想，占先式內(nèi)核是在什么地方實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的呢？對(duì)了，它在可以在任務(wù)中進(jìn)行調(diào)度，這個(gè)在協(xié)作式的內(nèi)核中已經(jīng)做到了；同時(shí)，它也可以在中斷結(jié)束后進(jìn)行調(diào)度，這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)在時(shí)間片輪番調(diào)度法中已經(jīng)做到了。

由于中斷是可以嵌套的，只有當(dāng)各層嵌套中要求調(diào)度，并且中斷嵌套返回到最初進(jìn)入的中斷的那一層時(shí)，才能進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。

#include <avr/io.h>

#include

#include

unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl asm("r2"); //任務(wù)運(yùn)行就緒表

register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在運(yùn)行的任務(wù)

register unsigned char IntNum asm("r4"); //中斷嵌套計(jì)數(shù)器

//只有當(dāng)中斷嵌套數(shù)為0，并且有中斷要求時(shí)，才能在退出中斷時(shí)，進(jìn)行任務(wù)調(diào)度

register unsigned char OSCoreState asm("r16"); //系統(tǒng)核心標(biāo)志位,R16編譯器沒(méi)有使用

//只有大于R15的寄存器才能直接賦值例LDI R16,0x01

//0x01正在任務(wù)切換0x02有中斷要求切換

#define OS_TASKS 3 //設(shè)定運(yùn)行任務(wù)的數(shù)量

struct TaskCtrBlock

{

unsigned int OSTaskStackTop; //保存任務(wù)的堆棧頂

unsigned int OSWaitTick; //任務(wù)延時(shí)時(shí)鐘

} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被編譯器占用

//register unsigned char tempR4 asm("r4");

register unsigned char tempR5 asm("r5");

register unsigned char tempR6 asm("r6");

register unsigned char tempR7 asm("r7");

register unsigned char tempR8 asm("r8");

register unsigned char tempR9 asm("r9");

register unsigned char tempR10 asm("r10");

register unsigned char tempR11 asm("r11");

register unsigned char tempR12 asm("r12");

register unsigned char tempR13 asm("r13");

register unsigned char tempR14 asm("r14");

register unsigned char tempR15 asm("r15");

//register unsigned char tempR16 asm("r16");

register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任務(wù)

void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)

{

unsigned char i;

*Stack--=(unsigned int)Task>>8; //將任務(wù)的地址高位壓入堆棧，

*Stack--=(unsigned int)Task; //將任務(wù)的地址低位壓入堆棧，

*Stack--=0x00; //R1 __zero_reg__

*Stack--=0x00; //R0 __tmp_reg__

*Stack--=0x80;

//SREG在任務(wù)中，開(kāi)啟全局中斷

for(i=0;i<14;i++) //在avr-libc中的FAQ中的What registers are used by the C compiler?

*Stack--=i; //描述了寄存器的作用

TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //將人工堆棧的棧頂，保存到堆棧的數(shù)組中

OSRdyTbl|=0x01<

}

//開(kāi)始任務(wù)調(diào)度,從最低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)的開(kāi)始

void OSStartTask()

{

OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;

SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;

__asm__ __volatile__( "reti" "nt" );

}

//進(jìn)行任務(wù)調(diào)度

void OSSched(void)

{

__asm__ __volatile__("LDI R16,0x01 nt");

//清除中斷要求任務(wù)切換的標(biāo)志位,設(shè)置正在任務(wù)切換標(biāo)志位

__asm__ __volatile__("SEI nt");

//開(kāi)中斷,因?yàn)槿绻蛑袛嘣谌蝿?wù)調(diào)度中進(jìn)行,要重新進(jìn)行調(diào)度時(shí)，已經(jīng)關(guān)中斷

//根據(jù)中斷時(shí)保存寄存器的次序入棧，模擬一次中斷后，入棧的情況

__asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__ nt"); //R1

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt"); //R0

__asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ nt"); //保存狀態(tài)寄存器SREG

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt");

__asm__ __volatile__("CLR __zero_reg__ nt"); //R0重新清零

__asm__ __volatile__("PUSH R18 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R19 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R20 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R21 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R22 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R23 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R24 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R25 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R26 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R27 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R30 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R31 nt");

__asm__ __volatile__("Int_OSSched: nt"); //當(dāng)中斷要求調(diào)度，直接進(jìn)入這里

__asm__ __volatile__("SEI nt");

//開(kāi)中斷,因?yàn)槿绻蛑袛嘣谌蝿?wù)調(diào)度中進(jìn)行，已經(jīng)關(guān)中斷

__asm__ __volatile__("PUSH R28 nt"); //R28與R29用于建立在堆棧上的指針

__asm__ __volatile__("PUSH R29 nt"); //入棧完成

TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP; //將正在運(yùn)行的任務(wù)的堆棧底保存

unsigned char OSNextTaskPrio; //在現(xiàn)有堆棧上開(kāi)設(shè)新的空間

for (OSNextTaskPrio = 0; //進(jìn)行任務(wù)調(diào)度

OSNextTaskPrio < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<

OSNextTaskPrio++);

OSTaskRunningPrio = OSNextTaskPrio ;

cli(); //保護(hù)堆棧轉(zhuǎn)換

SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;

sei();

//根據(jù)中斷時(shí)的出棧次序

__asm__ __volatile__("POP R29 nt");

__asm__ __volatile__("POP R28 nt");

__asm__ __volatile__("POP R31 nt");

__asm__ __volatile__("POP R30 nt");

__asm__ __volatile__("POP R27 nt");

__asm__ __volatile__("POP R26 nt");

__asm__ __volatile__("POP R25 nt");

__asm__ __volatile__("POP R24 nt");

__asm__ __volatile__("POP R23 nt");

__asm__ __volatile__("POP R22 nt");

__asm__ __volatile__("POP R21 nt");

__asm__ __volatile__("POP R20 nt");

__asm__ __volatile__("POP R19 nt");

__asm__ __volatile__("POP R18 nt");

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //SERG出棧并恢復(fù)

__asm__ __volatile__("OUT __SREG__,__tmp_reg__ nt"); //

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //R0出棧

__asm__ __volatile__("POP __zero_reg__ nt"); //R1出棧

//中斷時(shí)出棧完成

__asm__ __volatile__("CLI nt"); //關(guān)中斷

__asm__ __volatile__("SBRC R16,1 nt"); //SBRC當(dāng)寄存器位為0剛跳過(guò)下一條指令

//檢查是在調(diào)度時(shí)，是否有中斷要求任務(wù)調(diào)度0x02是中斷要求調(diào)度的標(biāo)志位

__asm__ __volatile__("RJMP OSSched nt"); //重新調(diào)度

__asm__ __volatile__("LDI R16,0x00 nt");

//清除中斷要求任務(wù)切換的標(biāo)志位,清除正在任務(wù)切換標(biāo)志位

__asm__ __volatile__("RETI nt"); //返回并開(kāi)中斷

}

//從中斷退出并進(jìn)行調(diào)度

void IntSwitch(void)

{

//當(dāng)中斷無(wú)嵌套，并且沒(méi)有在切換任務(wù)的過(guò)程中，直接進(jìn)行任務(wù)切換

if(OSCoreState == 0x02 && IntNum==0)

{

//進(jìn)入中斷時(shí)，已經(jīng)保存了SREG和R0,R1,R18~R27,R30,R31

__asm__ __volatile__("POP R31 nt"); //去除因調(diào)用子程序而入棧的PC

__asm__ __volatile__("POP R31 nt");

__asm__ __volatile__("LDI R16,0x01 nt");

//清除中斷要求任務(wù)切換的標(biāo)志位,設(shè)置正在任務(wù)切換標(biāo)志位

__asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched nt"); //重新調(diào)度

}

}

//任務(wù)延時(shí)

void OSTimeDly(unsigned int ticks)

{

if(ticks) //當(dāng)延時(shí)有效

{

OSRdyTbl &= ~(0x01<

TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;

OSSched(); //從新調(diào)度

}

}

void TCN0Init(void) //計(jì)時(shí)器0

{

TCCR0 = 0;

TCCR0 |= (1<

TIMSK |= (1<

TCNT0 = 100; //置計(jì)數(shù)起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)

{

IntNum++; //中斷嵌套+1

sei(); //在中斷中，重開(kāi)中斷

unsigned char i,j=0;

for(i=0;i

{

if(TCB[i].OSWaitTick)

{

TCB[i].OSWaitTick--;

if(TCB[i].OSWaitTick==0) //當(dāng)任務(wù)時(shí)鐘到時(shí),必須是由定時(shí)器減時(shí)的才行

{

OSRdyTbl |= (0x01<

OSCoreState|=0x02; //要求任務(wù)切換的標(biāo)志位

}

}

}

TCNT0=100;

cli();

IntNum--; //中斷嵌套-1

IntSwitch(); //進(jìn)行任務(wù)調(diào)度

}

void Task0()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTB=j++;

OSTimeDly(50);

}

}

void Task1()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTC=j++;

OSTimeDly(20);

}

}

void Task2()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTD=j++;

OSTimeDly(5);

}

}

void TaskScheduler()

{

OSSched();

while(1)

{

//OSSched(); //反復(fù)進(jìn)行調(diào)度

}

}

int main(void)

{

TCN0Init();

OSRdyTbl=0;

IntNum=0;

OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);

OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);

OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);

OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);

OSStartTask();

}