打造自己的rtos(4)

来源:互联网 发布:js三元表达式嵌套 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 18:44
第四篇:只有延时服务的协作式的内核   Cooperative Multitasking
    前后台系统,协作式内核系统,与占先式内核系统,有什么不同呢?
    记得在21IC上看过这样的比喻,“你(小工)在用厕所,经理在外面排第一,老板在外面排第二。如果是前后台,不管是谁,都必须按排队的次序使用厕所;如果是协作式,那么可以等你用完厕所,老板就要比经理先进入;如果是占先式,只要有更高级的人在外面等,那么厕所里无论是谁,都要第一时间让出来,让最高级别的人先用。”
#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
unsigned char Stack[200];

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

#define OS_TASKS 3       //设定运行任务的数
struct TaskCtrBlock      //任务控制块
{
   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)
{ //   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__("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 OSNextTaskID;                              //在现有堆栈上开设新的空间   
   for (OSNextTaskID = 0;                                   //进行任务调度
     OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<<OSNextTaskID));   
     OSNextTaskID++);
     OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;
   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
}
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)
{
   unsigned char i;
   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);      //使任务在就绪表中置位     
       }
     }
   }
   TCNT0=100;
}

void Task0()
{
   unsigned int j=0;
   while(1)
   {             
     PORTB=j++;
     OSTimeDly(2);
   }
}

void Task1()
{
   unsigned int j=0;
   while(1)
   {
     PORTC=j++;
     OSTimeDly(4);
   }
}

void Task2()
{
   unsigned int j=0;
   while(1)
   {
     PORTD=j++;     
     OSTimeDly(8);
   }
}



void TaskScheduler()
{   
   while(1)
   {         
      OSSched();       //反复进行调度
   }
}


int main(void)
{     
   TCN0Init();
   OSRdyTbl=0;
   OSTaskRunningPrio=0;
   OSTaskCreate(Task0,&Stack[49],0);
   OSTaskCreate(Task1,&Stack[99],1);
   OSTaskCreate(Task2,&Stack[149],2);
   OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[199],OS_TASKS);
   OSStartTask();
}

    在上面的例子中,一切变得很简单,三个正在运行的主任务,都通过延时服务,主动放弃对CPU的控制权。
    在时间中断中,对各个任务的的延时进行计时,如果某个任务的延时结束,将任务重新在就绪表中置位。
    最低级的系统任务TaskScheduler(),在三个主任务在放弃对CPU的控制权后开始不断地进行调度。如果某个任务在就绪表中置位,通过调度,进入最高级别的任务中继续运行。

 

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