OS_CPU.H

数据类型由于不同的处理器有不同的字长，µC/OS-II的移植需要重新定义一系列的数据结构。使用Borland C/C++编译器，整数（int）类型数据为16位，长整形（long）为32位。为了读者方便起见，尽管µC/OS-II中没有用到浮点类型的数，在源代码中笔者还是提供了浮点类型的定义。由于在80x86实模式中堆栈都是按字进行操作的，没有字节操作，所以Borland C/C++编译器中堆栈数据类型OS_STK声明为16位。所有的堆栈都必须用OS_STK声明。代码临界区与其他实时系统一样，µC/OS-II在进入系统临界代码区之前要关闭中断，等到退出临界区后再打开。从而保护核心数据不被多任务环境下的其他任务或中断破坏。Borland C/C++支持嵌入汇编语句，所以加入关闭/打开中断的语句是很方便的。µC/OS-II定义了两个宏用来关闭/打开中断：OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()。此处，笔者为用户提供两种开关中断的方法，如下所述的方法1和方法2。作为一种测试，本书采用了方法1。当然，您可以自由决定采用那种方法。方法1第一种方法，也是最简单的方法，是直接将OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()定义为处理器的关闭（CLI）和打开（STI）中断指令。但这种方法有一个隐患，如果在关闭中断后调用µC/OS-II函数，当函数返回后，中断将被打开！严格意义上的关闭中断应该是执行OS_ENTER_CRITICAL()后中断始终是关闭的，方法1显然不满足要求。但方法1的最大优点是简单，执行速度快（只有一条指令），在此类操作频繁的时候更为突出。如果在任务中并不在意调用函数返回后是否被中断，推荐用户采用方法1。此时需要将OSIntCtxSw()中的常量由10改到8（见文件OS_CPU_A.ASM)。方法2执行OS_ENTER_CRITICAL()的第二种方法是先将中断关闭的状态保存到堆栈中，然后关闭中断。与之对应的OS_EXIT_CRITICAL()的操作是从堆栈中恢复中断状态。采用此方法，不管用户是在中断关闭还是允许的情况下调用µC/OS-Ⅱ中的函数，在调用过程中都不会改变中断状态。如果用户在中断关闭的情况下调用µC/OS-Ⅱ函数，其实是延长了中断响应时间。虽然OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()可以保护代码的临界段。但如此用法要小心，特别是在调用OSTimeDly()一类函数之前关闭了中断。此时任务将处于延时挂起状态，等待时钟中断，但此时时钟中断是禁止的！则系统可能会崩溃。很明显，所有的PEND调用都会涉及到这个问题，必须十分小心。所以建议用户调用µC/OS-Ⅱ的系统函数之前打开中断。堆栈增长方向80x86 处理器的堆栈是由高地址向低地址方向增长的，所以常量OS_STK_GROWTH必须设置为1 [程序清单L9.2(3)]。OS_TASK_SW()在 µC/OS-II中, 就绪任务的堆栈初始化应该模拟一次中断发生后的样子，堆栈中应该按进栈次序设置好各个寄存器的内容。OS_TASK_SW()函数模拟一次中断过程，在中断返回的时候进行任务切换。80x86提供了256个软中断源可供选用，中断服务程序（ISR）（也称为例外处理过程）的入口点必须指向汇编函数OSCtxSw()（请参看文件OS_CPU_A.ASM）。由于笔者是在PC机上测试代码的，本章的代码用到了中断号128（0x80），因为此中断号是提供给用户使用的[程序清单L9.2(4)]（PC和操作系统会占用一部分中断资源—译者注），类似的用户可用中断号还有0x4B 到 0x5B, 0x5D 到 0x66, 或者 0x68 到 0x6F。如果用户用的不是PC，而是其他嵌入式系统，如80186处理器，用户可能有更多的中断资源可供选用。时钟节拍的发生频率实时系统中时钟节拍的发生频率应该设置为10到100 Hz。通常（但不是必须的）为了方便计算设为整数。不幸的是，在PC中，系统缺省的时钟节拍频率是18.20648Hz，这对于我们的计算和设置都不方便。本章中，笔者将更改PC的时钟节拍频率到200 Hz（间隔5ms）。一方面200 Hz近似18.20648Hz的11倍，可以经过11次延时再调用DOS中断；另一方面，在DOS中，有些操作要求时钟间隔为54.93ms，我们设定的间隔5ms也可以满足要求。如果您的PC机处理器是80386，时钟节拍最快也只能到200 Hz，而如果是Pentium II处理器，则达到200 Hz以上没有问题。在文件OS_CPU.H的末尾声明了一个8位变量OSTickDOSCtr，将保存时钟节拍发生的次数，每发生11次，调用DOS的时钟节拍函数一次，从而实现与DOS时钟的同步。OSTickDOSCtr是专门为PC环境而声明的，如果在其他非PC的系统中运行µC/OS-II，就不用这种同步方法，直接设定时钟节拍发生频率就行了。