打造自己的rtos（7）

来源：互联网发布：js三元表达式嵌套编辑：程序博客网时间：2024/04/26 20:29

第七篇:占先式内核(只带延时服务)

                                            Preemptive Multitasking
     当大家理解时间片轮番调度法的任务调度方式后，占先式的内核的原理，已经伸手可及了。
     先想想，占先式内核是在什么地方实现任务调度的呢？对了，它在可以在任务中进行调度，这个在协作式的内核中已经做到了；同时，它也可以在中断结束后进行调度，这个问题，已经在时间片轮番调度法中已经做到了。

     由于中断是可以嵌套的，只有当各层嵌套中要求调度，并且中断嵌套返回到最初进入的中断的那一层时，才能进行任务调度。

#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl           asm("r2");     //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3");     //正在运行的任务
register unsigned char IntNum             asm("r4");   //中断嵌套计数器
//只有当中断嵌套数为0，并且有中断要求时，才能在退出中断时，进行任务调度
register unsigned char OSCoreState        asm("r16"); // 系统核心标志位 ,R16 编译器没有使用
//只有大于R15的寄存器才能直接赋值例LDI R16,0x01
//0x01 正在任务切换   0x02 有中断要求切换

#define OS_TASKS 3                     //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock
{
   unsigned int OSTaskStackTop;   //保存任务的堆栈顶
   unsigned int OSWaitTick;       //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
//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 tempR17 asm("r17");

//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
   unsigned char i;
   *Stack--=(unsigned int)Task>>8;     //将任务的地址高位压入堆栈，
   *Stack--=(unsigned int)Task;          //将任务的地址低位压入堆栈，

   *Stack--=0x00;                      //R1 __zero_reg__
   *Stack--=0x00;                      //R0 __tmp_reg__
   *Stack--=0x80;

//SREG 在任务中，开启全局中断
   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;     //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中
   OSRdyTbl|=0x01<<TaskID;       //任务就绪表已经准备好
}

//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始
void OSStartTask()
{
   OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
   SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
   __asm__ __volatile__(     "reti"        "/n/t"   );
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{

   __asm__ __volatile__("LDI   R16,0x01              /n/t");
   //清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位
   __asm__ __volatile__("SEI                        /n/t");
   //开中断,因为如果因中断在任务调度中进行,要重新进行调度时，已经关中断
   //根据中断时保存寄存器的次序入栈，模拟一次中断后，入栈的情况
   __asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__          /n/t");   //R1
   __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__           /n/t");   //R0
   __asm__ __volatile__("IN    __tmp_reg__,__SREG__ /n/t");   //保存状态寄存器SREG
   __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__           /n/t");
   __asm__ __volatile__("CLR   __zero_reg__          /n/t");   //R0重新清零
   __asm__ __volatile__("PUSH R18                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R19                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R20                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R21                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R22                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R23                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R24                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R25                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R26                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R27                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R30                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("PUSH R31                   /n/t");

   __asm__ __volatile__("Int_OSSched:               /n/t");   //当中断要求调度，直接进入这里
   __asm__ __volatile__("SEI                        /n/t");
//开中断,因为如果因中断在任务调度中进行，已经关中断
   __asm__ __volatile__("PUSH R28                   /n/t");   //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
   __asm__ __volatile__("PUSH R29                   /n/t");   //入栈完成

   TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;            //将正在运行的任务的堆栈底保存

   unsigned char OSNextTaskPrio;                             //在现有堆栈上开设新的空间
   for (OSNextTaskPrio = 0;                                  //进行任务调度
     OSNextTaskPrio < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<<OSNextTaskPrio));
     OSNextTaskPrio++);
     OSTaskRunningPrio = OSNextTaskPrio ;

   cli();   //保护堆栈转换
   SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;
   sei();

   //根据中断时的出栈次序
   __asm__ __volatile__("POP   R29                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R28                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R31                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R30                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R27                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R26                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R25                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R24                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R23                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R22                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R21                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R20                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R19                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   R18                   /n/t");
   __asm__ __volatile__("POP   __tmp_reg__           /n/t");       //SERG 出栈并恢复
   __asm__ __volatile__("OUT   __SREG__,__tmp_reg__ /n/t");       //
   __asm__ __volatile__("POP   __tmp_reg__           /n/t");       //R0 出栈
   __asm__ __volatile__("POP   __zero_reg__          /n/t");       //R1 出栈
   //中断时出栈完成
   __asm__ __volatile__("CLI                        /n/t");   //关中断
   __asm__ __volatile__("SBRC R16,1                 /n/t");   //SBRC当寄存器位为0刚跳过下一条指令
   //检查是在调度时，是否有中断要求任务调度 0x02是中断要求调度的标志位
   __asm__ __volatile__("RJMP OSSched               /n/t");   //重新调度
   __asm__ __volatile__("LDI   R16,0x00              /n/t");
   //清除中断要求任务切换的标志位,清除正在任务切换标志位
   __asm__ __volatile__("RETI                       /n/t");      //返回并开中断
}

//从中断退出并进行调度
void IntSwitch(void)
{
   //当中断无嵌套，并且没有在切换任务的过程中，直接进行任务切换
   if(OSCoreState == 0x02 && IntNum==0)
   {
     //进入中断时，已经保存了SREG和R0,R1,R18~R27,R30,R31
     __asm__ __volatile__("POP   R31                   /n/t");   //去除因调用子程序而入栈的PC
     __asm__ __volatile__("POP   R31                   /n/t");
     __asm__ __volatile__("LDI   R16,0x01              /n/t");
     //清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位
     __asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched           /n/t");   //重新调度
   }
}

// 任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
   if(ticks)                              //当延时有效
   {
     OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);
     TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
     OSSched();                           //从新调度
   }
}

void TCN0Init(void)     // 计时器0
{
   TCCR0 = 0;
   TCCR0 |= (1<<CS02);   // 256预分频
   TIMSK |= (1<<TOIE0); // T0溢出中断允许
   TCNT0 = 100;          // 置计数起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
   IntNum++;      //中断嵌套+1
   sei();   //在中断中，重开中断

   unsigned char i,j=0;
   for(i=0;i<OS_TASKS;i++)         //任务时钟
   {
     if(TCB[i].OSWaitTick)
     {
       TCB[i].OSWaitTick--;
       if(TCB[i].OSWaitTick==0)          //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
       {
         OSRdyTbl |= (0x01<<i);          //使任务可以重新运行
         OSCoreState|=0x02;               //要求任务切换的标志位
       }
     }
   }
   TCNT0=100;
   cli();
   IntNum--;                //中断嵌套-1
   IntSwitch();          //进行任务调度
}

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();       //反复进行调度
   }
}

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();
}