Ucos简介



第一章Ucos简介

1.1UCOS II 体系结构

图2 UCOS II体系结构

 

 从上图可以看出，UCOSII的移植，我们只需要修改：os_cpu.h、os_cpu_a.asm和 os_cpu.c等三个文件即可。

• os_cpu.h，进行数据类型的定义，以及处理器相关代码和几个函数原型；

•  os_cpu_a.asm，是移植过程中需要汇编完成的一些函数，主要就是任务切换函数；

• os_cpu.c，定义一些用户HOOK函数。

• 定时器，为 UCOSII 提供系统时钟节拍，实现任务切换和任务延时等功能。这个时钟节拍由OS_TICKS_PER_SEC（在os_cfg.h中定义）设置，一般我们设置 UCOSII的系统时钟节拍为1ms~100ms，我们利用STM32F4的 SYSTICK定时器来提供 UCOSII时钟节拍。

1.2任务的基本格式

从V2.8版本开始，支持任务数达到255个，。UCOSII保留了最高4个优先级和最低4个优先级的总共 8 个任务，用于拓展使用，单实际上，UCOSII一般只占用了最低2个优先级，分别用于空闲任务（倒数第一）和统计任务（倒数第二），所以剩下任务最多可达 255-2=253 个（V2.91）。

      所谓任务，其实就是一个死循环。任务的一般格式如下：

     void my_task(void*pdata)

{       

     任务准备工作…

while(1)//死循环

     {

            任务实体代码;

            OSTimeDlyHMSM(x,x,x,x);//调用延时函数，释放cpu控制权

     };

}

1.3任务的切换原理

假如我们新建了2个任务为MyTask和YourTask,这里我们先忽略任务优先级的概念，两个任务死循环中延时时间为 1s。如果某个时刻，任务 MyTask在执行中，当它执行到延时函数OSTimeDlyHMSM的时候，它释放 cpu 控制权，这个时候，任务 YourTask获得 cpu控制权开始执行，任务YourTask执行过程中，也会调用延时函数延时1s释放CPU控制权，这个过程中任务A延时1s到达，重新获得CPU控制权，重新开始执行死循环中的任务实体代码。如此循环，现象就是两个任务交替运行，就好像CPU在同时做两件事情一样。

1.4任务切换的好处

前面我们学习的所有实验，都是一个大任务（死循环），这样，有些事情就比较不好处理，比如：音乐播放器实验，在音乐播放的时候，我们还希望显示歌词，如果是1个死循环（一个任务），那么很可能在显示歌词的时候，音频可能出现停顿（尤其是采样率高的时候），这主要是歌词显示占用太长时间，导致 IIS数据无法及时填充而停顿。而如果用 UCOSII来处理，那么我们可以分2个任务，音乐播放一个任务（优先级高），歌词显示一个任务（优先级低）。这样，由于音乐播放任务的优先级高于歌词显示任务，音乐播放任务可以打断歌词显示任务，从而及时给 IIS 填充数据，保证音频不断，而显示歌词又能顺利进行。这就是 UCOSII带来的好处。

1.5任务切换的几个概念

• 任务优先级：优先级越高，数值越小，只有高优先级任务让出CPU使用权后，低优先级任务才能获取CPU使用权

• 任务堆栈：每个任务都有自己的堆栈

• 任务控制块：记录任务堆栈指针，任务当前状态及任务优先级等属性，有三个重要参数，任务函数指针，任务堆栈指针，任务优先级

• 任务就绪表：记录系统中所有处于就绪状态的任务

• 任务调度：在任务就绪表中查找优先级最高的就绪任务；同时实现任务切换

1.6任务的状态

1.6.1建立任务函数

UCOSII提供了我们 2个建立任务的函数：OSTaskCreate和 OSTaskCreateExt，我们一般用OSTaskCreat函数来创建任务，

该函数原型为：OSTaskCreate(void(*task)(void*pd),void*pdata,OS_STK*ptos,INTUprio)。该函数包括 4个参数：

task：是指向任务代码的指针；

pdata：是任务开始执行时，传递给任务的参数的指针；

ptos：是分配给任务的堆栈的栈顶指针；

prio是分配给任务的优先级。

每个任务都有自己的堆栈，堆栈必须申明为OS_STK类型，并且由连续的内存空间组成。可以静态分配堆栈空间，也可以动态分配堆栈空间。

1.6.2删除任务函数

所谓的任务删除，其实就是把任务置于睡眠状态，并不是把任务代码给删除了。UCOSII提供的任务删除函数原型为：

INT8U OSTaskDel(INT8Uprio)；

其中参数 prio就是我们要删除的任务的优先级，可见该函数是通过任务优先级来实现任务删除的。特别注意：任务不能随便删除，必须在确保被删除任务的资源被释放的前提下才能删除！

1.6.3请求删除任务函数

前面提到，必须确保被删除任务的资源被释放的前提下才能将其删除，所以我们通过向被删除任务发送删除请求，来实现任务释放自身占用资源后再删除。UCOSII提供的请求删除任务函数原型为：

INT8U OSTaskDelReq(INT8Uprio)；

1.6.4改变任务的优先级函数

UCOSII在建立任务时，会分配给任务一个优先级，可以通过调用UCOSII提供的函数修改。UCOSII提供的任务优先级修改函数原型为： 

INT8U OSTaskChangePrio(INT8Uoldprio,INT8U newprio)；

1.6.5任务挂起函数

任务挂起只是将被挂起任务的就绪标志删除，并做任务挂起记录，并没有将任务控制块任务控制块链表里面删除，也不需要释放其资源，而任务删除则必须先释放被删除任务的资源，并将被删除任务的任务控制块也给删了。被挂起的任务，在恢复（解挂）后可以继续运行。UCOSII提供的任务挂起函数原型为：

INT8UOSTaskSuspend(INT8U prio)；

1.6.6任务恢复函数

有任务挂起函数，就有任务恢复函数，通过该函数将被挂起的任务恢复，让调度器能够重新调度该函数。UCOSII提供的任务恢复函数原型为：

INT8U OSTaskResume(INT8Uprio)；