開發(fā)51單片機(jī)操作系統(tǒng)應(yīng)注意的問題

(1)操作系統(tǒng)軟件的代碼不能太長

因?yàn)?1系列單片機(jī)的系統(tǒng)硬件資源相對匱乏，如果操作系統(tǒng)的代碼比應(yīng)用程序的代碼還大,甚至使得用戶的應(yīng)用程序要考慮給操作系統(tǒng)讓出資源，這樣的操作系統(tǒng)即使功能再完善，也不實(shí)用?，F(xiàn)在流行的嵌入式操作系統(tǒng)就不能應(yīng)用于51系列單片機(jī)，原因是代碼太大。開發(fā)一個(gè)5000行的基于裸機(jī)的應(yīng)用程序也就是占用 7~8KB ROM空間，一個(gè)操作系統(tǒng)用掉了幾十KB，占空間不算，實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢恐怕也沒了(執(zhí)行這么多的指令要時(shí)間)。所以，μCOS的作者也不支持將他的代碼移植到51系列單片機(jī)上，這也就不奇怪了。

(2)操作系統(tǒng)不能占用太多的片內(nèi)RAM空間

51系列單片機(jī)只有128個(gè)或者256個(gè)字節(jié)的片內(nèi)RAM空間，稍微不注意就用完了。如果操作系統(tǒng)把片內(nèi)的RAM使用得所剩無幾，那用戶的應(yīng)用程序用什么? 如果說用戶的程序可以把變量定義在片外RAM中的話，那么系統(tǒng)的硬件堆棧放在哪? 眾所周知，51系列單片機(jī)的硬件堆棧不能放在片外，所以要在51系列單片機(jī)上開發(fā)操作系統(tǒng)的話就要少用它的片內(nèi)RAM。但是不用片內(nèi)RAM是辦不到的，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)也要傳遞參數(shù)，也要使用堆棧。C51單片機(jī)的C函數(shù)傳遞參數(shù)是通過寄存器和存儲器的,不能通過堆棧。但是可以通過一些措施使得操作系統(tǒng)代碼少用片內(nèi)RAM。

(3)解決好函數(shù)的重入問題

開發(fā)實(shí)時(shí)占先式的操作系統(tǒng)，可重入函數(shù)是非用不可的。可重入函數(shù)可以被一個(gè)以上的任務(wù)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)被破壞?？芍厝牒瘮?shù)任何時(shí)候都可以被中斷，一段時(shí)間后又可以運(yùn)行，而應(yīng)用數(shù)據(jù)不會丟失。使得函數(shù)具有可重入性必須使得函數(shù)能夠滿足下列三個(gè)條件之一：

① 不使用共享資源;

② 在使用共享資源時(shí)關(guān)中斷，使用完畢后再開中斷;

③ 在使用共享資源時(shí)申請信號量，使用完后釋放信號量。

這些條件在標(biāo)準(zhǔn)C中編程很容易實(shí)現(xiàn)，但是在Keil C51中就比較麻煩。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)C是把局部變量分配到用戶堆棧中(動(dòng)態(tài)分配)，而Keil C51將局部變量分配到寄存器或內(nèi)存固定地址(靜態(tài)分配)，并通過變量覆蓋分析的方法，使多個(gè)函數(shù)的局部變量使用相同的內(nèi)存地址以減少內(nèi)存占用。在 Keil C51中，如果局部變量分配在寄存器中還好些，如果局部變量分配在內(nèi)存中就比較麻煩。

(4)堆棧的分配問題

占先式操作系統(tǒng)的主要任務(wù)就是進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度，通過對任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度來完成系統(tǒng)的功能。任務(wù)調(diào)度過程中，不可避免的發(fā)生任務(wù)對系統(tǒng)資源的搶占問題，因?yàn)橄到y(tǒng)中 CPU只有一個(gè)，而每個(gè)任務(wù)都認(rèn)為自己是CPU的絕對占用者，每一個(gè)任務(wù)都是一個(gè)死循環(huán)。任務(wù)間進(jìn)行切換的依據(jù)就是各自的優(yōu)先級，一個(gè)高優(yōu)先級的任務(wù)可以通過任務(wù)調(diào)度函數(shù)或者中斷退出函數(shù)等來中止正在運(yùn)行的任務(wù)。被中斷的任務(wù)只有自己的優(yōu)先級在當(dāng)前就緒任務(wù)表中最高時(shí)，才能從被中斷處繼續(xù)運(yùn)行。這就需要為每個(gè)任務(wù)分配任務(wù)堆棧，來保存任務(wù)的環(huán)境變量。由于每個(gè)任務(wù)在不同時(shí)刻被中斷時(shí)需要保存的環(huán)境變量數(shù)目不同，所以任務(wù)堆?？臻g的分配問題也是一門學(xué)問。