MSP430單片機(jī)上使用RTOS對(duì)系統(tǒng)的意義解析方案

引 言

1 在MSP430上使用RTOS的意義

一般的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，MSP430上使用RTOS是沒(méi)有意義的這是可以理解的。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/MSP430">MSP430的硬件資源有限(以MSP430F149為例，只有2KB RAM),任何商業(yè)操作系統(tǒng)都不可能移植到MSP430上。目前在MSP430上得到應(yīng)用的RTOS，只有μC/OS-II，但使用μC/OS-II 必須有昂貴的C編譯器，這嚴(yán)重地限制了其在MSP430上的使用。

正是基于以上情況，筆者在應(yīng)用MSP430過(guò)程中，編寫(xiě)了一個(gè)基于MSP430F149的RTOS，暫定名為M430/OS。它占用RAM量少、代碼短小，稍加改動(dòng)就可適用于大多數(shù)其它MSP430單片機(jī)。

在MSP430單片機(jī)系統(tǒng)上使用M430/OS，對(duì)系統(tǒng)有以下意義：

① 實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)的模塊化。可將不同的功能模塊編制成相應(yīng)的任務(wù)，由操作系統(tǒng)按級(jí)別調(diào)用，不必為先執(zhí)行哪個(gè)功能、后執(zhí)行哪個(gè)功能而費(fèi)神。

② 能更合理、有效地利用CPU有限的資源。按任務(wù)的重要程度安排任務(wù)的級(jí)別，能夠保證最重要的任務(wù)得以最及時(shí)執(zhí)行。

③ 大大降低系統(tǒng)故障率。低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)發(fā)生阻塞時(shí)，高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行不受影響。

2 M430/OS在MSP430F149上的實(shí)現(xiàn)

2.1 M430/OS功能特點(diǎn)

M430/OS有以下特點(diǎn)：

① 采用占先式內(nèi)核，即高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)可以從低優(yōu)先級(jí)任務(wù)“搶”回CPU控制權(quán);

② 每個(gè)任務(wù)都單獨(dú)開(kāi)辟一個(gè)任務(wù)棧;

③ 每個(gè)任務(wù)占十幾到幾百字節(jié)的任務(wù)堆棧，任務(wù)棧的大小可以根據(jù)任務(wù)中現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、局部變量和嵌套調(diào)用的情況估算;

④ 每個(gè)任務(wù)各分配一個(gè)優(yōu)先級(jí),不支持兩個(gè)任務(wù)有相同的優(yōu)先級(jí);

⑤ 不支持信號(hào)量、郵箱功能;

⑥ 任務(wù)狀態(tài)只有三種：運(yùn)行(executing)、就緒(ready)、掛起(suspended);

⑦ 系統(tǒng)占用RAM量=((任務(wù)個(gè)數(shù)+1)×4)+6字節(jié)，不包括任務(wù)堆棧;

⑧ 代碼量少，目前版本的代碼共有86行匯編代碼，256字節(jié)目標(biāo)代碼;

⑨ 理論上最多支持126個(gè)任務(wù);

⑩ 任務(wù)鎖定功能：在一段低優(yōu)先級(jí)的代碼中，不想讓操作系統(tǒng)把CPU權(quán)切換到別的任務(wù)，這時(shí)可以把這代碼鎖定，在運(yùn)行這段代碼時(shí)，就不會(huì)引起任務(wù)切換;

任務(wù)喚醒功能：在一個(gè)任務(wù)中產(chǎn)生一個(gè)的事件來(lái)觸發(fā)其它任務(wù)運(yùn)行(如果被觸發(fā)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)高的話(huà)，就會(huì)馬上運(yùn)行)。

2.2 系統(tǒng)函數(shù)介紹

① OS_Init：多任務(wù)初始化，進(jìn)行任務(wù)棧(任務(wù)棧的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1)、任務(wù)延時(shí)計(jì)數(shù)、任務(wù)狀態(tài)的初始化。初始化完成后，系統(tǒng)直接切換到最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，多任務(wù)系統(tǒng)啟動(dòng)。

② OS_Time_Dly：把當(dāng)前任務(wù)掛起一段指定時(shí)間讓其它任務(wù)運(yùn)行。

③ OS_Sched：任務(wù)調(diào)度，它先把每個(gè)任務(wù)的延時(shí)數(shù)減1，然后再找出最高優(yōu)先級(jí)的就緒任務(wù)，并切換到這個(gè)就緒任務(wù)。如果無(wú)就緒任務(wù)，就切換到空閑任務(wù)。

④ OS_Free_Task：空閑任務(wù)，是一個(gè)很重要的系統(tǒng)任務(wù)，當(dāng)所有任務(wù)都掛起時(shí)，運(yùn)行此任務(wù)。它主要是對(duì)一個(gè)計(jì)數(shù)器Free_Count一直進(jìn)行累加，用戶(hù)可以根據(jù)這個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)算出CPU的利用率。

⑤ OS_Task_Lock：鎖定任務(wù)調(diào)度，禁止任務(wù)調(diào)度。主要用來(lái)鎖定在低優(yōu)先級(jí)中的一些可重入的代碼或一些重要代碼。

⑥ OS_Task_Unlock：解鎖任務(wù)調(diào)度，和上面的子程序功能相反。

⑦ OS_Task_Wakeup：?jiǎn)拘阎付▋?yōu)先級(jí)的任務(wù)，并產(chǎn)生一次任務(wù)調(diào)度，如果被喚醒任務(wù)的優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高，任務(wù)就會(huì)切換到被喚醒的任務(wù)中，否則等待下一個(gè)調(diào)度時(shí)機(jī)。