ucosii嵌入式操作系统的分析和移植

ucosii的特点　　1．ucosii是由Labrosse先生撰写的一个开放式内核，最主要的特点就是源码公开发表。这一点对于用户来说堪称利弊各半，益处在于，一方面它是免费的，另一方面用户可以根据自己的必须对它展开改动。缺点在于它缺少适当的反对，没功能强大的软件包，用户一般来说必须自己撰写驱动程序，尤其是如果用户用于的是不过于常用的单片机，还必需自己撰写重制程序。

　　2．ucosii是一个潘顿式的内核，即早已准备就绪的高优先级任务可以褫夺正在运营的低优先级任务的CPU使用权。这个特点使得它的实时性比非潘顿式的内核要好。一般来说我们都是在中断服务程序中使高优先级任务转入准备就绪态（例如发信号），这样解散中断服务程序后，将展开任务转换，低优先级任务将被继续执行。拿51单片机为事例，较为一下就可以找到这样做到的益处。

假如必须用中断方式收集一批数据并展开处置，在传统的编程方法中无法在中断服务程序中展开简单的数据处理，因为这不会使得关口中断时间过长。所以常常使用的方法是改置一标志位，然后解散中断。由于主程序是循环继续执行的，所以它总有机会检测到这一标志并转至数据处理程序中去。但是因为无法确认再次发生中断时程序究竟继续执行到了什么地方，也就无法辨别要经过多长时间数据处理程序才不会继续执行，中断响应时间无法确认，系统的实时性不强劲。

如果用于C/OS-II的话，只要把数据处理程序的优先级原作得低一些，并在中断服务程序中使它转入准备就绪态，中断完结后数据处理程序就不会被立刻继续执行。这样可以把中断响应时间容许在一定的范围内。

对于一些对中断响应时间有严格要求的系统，这是必不可少的。但应当认为的是如果数据处理程序非常简单，这样做到就不一定适合。因为ucosii拒绝在中断服务程序末尾用于OSINTEXIT函数以辨别否展开任务转换，这必须花费一定的时间。

　　3．ucosii和大家所熟悉的Linux等分时操作系统有所不同，它不反对时间片当此法。ucosii是一个基于优先级的实时操作系统，每个任务的优先级必需有所不同，分析它的源码不会找到，ucosii把任务的优先级当作任务的标识来用于，如果优先级完全相同，任务将无法区分。

转入准备就绪态的优先级最低的任务首先获得CPU的使用权，只有等它交还CPU的使用权后，其他任务才可以被继续执行。所以它不能说道是多任务，无法说道是多进程，最少不是我们所熟知的那种多进程。显而易见，如果只考虑到实时性，它当然比分时系统好，它可以确保最重要任务总是优先占据CPU。

但是在系统中，最重要任务却是是受限的，这就使得区分其他任务的优先权变为了一个让人费神的问题。另外，有些任务交错继续执行反而对用户更加不利。例如，用单片机掌控两小块显示屏时，无论是编程者还是使用者认同期望它们同时工作，而不是表明完了一块显示屏的信息以后再行表明另一块显示屏的信息。这时候，要是ucosii即反对优先级法又反对时间片当此法就更加适合了。

　　4．ucosii对共享资源获取了维护机制。正如上文所提及的，ucosii是一个反对多任务的操作系统。一个原始的程序可以区分成几个任务，有所不同的任务继续执行有所不同的功能。

这样，一个任务就相等于模块化设计中的一个子模块。在任务中加到代码时，只要不是共享资源就不用担忧相互之间有影响。

而对于共享资源（比如串口），ucosii也获取了很好的解决办法。一般情况下用于的是信号量的方法。非常简单地说道，再行创立一个信号量并对它展开初始化。

当一个任务必须用于一个共享资源时，它必需再行申请人获得这个信号量，而一旦获得了此信号量，那就只有等用于完了该资源，信号量才不会被获释。在这个过程中即使有优先权更高的任务转入了准备就绪态，因为无法获得此信号量，也无法用于该资源。

这个特点的益处显而易见，例如当显示屏正在显示信息的时候，外部产生了一个中断，而在中断服务程序中必须显示屏表明其他信息。这样，解散中断服务程序后，原先的信息就有可能被毁坏了。而在C/OS-II中使用信号量的方法时，只有显示屏把原先信息表明完后才可以表明新的信息，从而可以防止这个现象。不过，使用这种方法是以壮烈牺牲系统的实时性为代价的。

如果表明原先信息必须花费大量时间，系统不得已等候。从结果上看，相等缩短了中断响应时间，这对于并未显示信息是报警信息的情况，毫无疑问是可怕的。

再次发生这种情况，在C/OS-II中称作优先级翻转，就是低优先级任务必需等候低优先级任务的已完成。在上述情况下，在两个任务之间再次发生优先级翻转是无法防止的。所以在用于ucosii时，必需对所研发的系统理解确切，才能要求对于某种共享资源否用于信号量。

　　ucosii在单片机用于中的一些特点　　1．在单片机系统中映射ucosii将强化系统的可靠性，并使得调试程序显得非常简单。以往传统的单片机研发工作中常常遇上程序跑完飞来或是陷于死循环。可以用看门狗解决问题程序跑完飞来问题，而对于后一种情况，特别是在是其中牵涉到简单数学计算的话，只有设置断点，花费大量时间来渐渐分析。

如果在系统中映射ucosii的话，事情就非常简单多了。可以把整个程序分为许多任务，每个任务比较独立国家，然后在每个任务中设置超时函数，时间用完了以后，任务必需交还CPU的使用权。

即使一个任务再次发生问题，也会影响其他任务的运营。这样既提升了系统的可靠性，同时也使得调试程序显得更容易。　　2．在单片机系统中映射ucosii将减少系统的支出。

现在所用于的51单片机，一般是指87C51或者89C51，其片内都具有一定的RAM和ROM。对于一些非常简单的程序，如果使用传统的编程方法，早已不必须外阔存储器了。如果在其中映射ucosii的话，在只必须用于任务调度、任务转换、信号量处置、延时或超时服务的情况下，也不必须外阔ROM了，但是外阔RAM是必需的。由于ucosii是可削减的操作系统，其所必须的RAM大小就各不相同操作系统功能的多少。

举例来说，C/OS-II容许用户定义仅次于任务数。由于每创建一个任务，都要产生一个与之比较不应的数据结构TCB，该数据结构要闲置相当大一部分内存空间。所以在定义仅次于任务数时，一定要考虑到实际情况的必须。

如果以定得过大，势必会导致不必要的浪费。映射ucosii以后，总的RAM市场需求可以由如下表达式得出结论：　　RAM总需求=应用程序的RAM市场需求+内核数据区的RAM市场需求+（任务栈市场需求+仅次于中断嵌套栈市场需求）任务数　　所幸的是，C/OS-II可以对每个任务分别定义堆栈空间的大小，开发人员可根据任务的实际市场需求来展开栈空间的分配。但在RAM容量受限的情况下，还是应当留意一下对大型数组、数据结构和函数的用于，别忘了，函数的形参也是要跳入堆栈的。　　3．ucosii的重制也是一件必须值得注意的工作。

如果没现成的重制实例的话，就必需自己来撰写重制代码。虽然只必须改动两个文件，但仍必须对适当的微处理器较为熟知才讫，最差参考有数的重制实例。

另外，即使有重制实例，在编程前最差也要读者一下，因为里面牵涉到堆栈操作者。在撰写中断服务程序时，把寄存器跳入堆栈的顺序必需与重制代码中的顺序比较不应。

　　4．和其他一些知名的嵌入式操作系统有所不同，ucosii在单片机系统中的启动过程比较简单，不像有些操作系统那样，必须把内核编译成一个光碟文件载入ROM中，上电废黜后，再行从ROM中把文件读取到RAM中去，然后再运行应用程序。ucosii的内核是和应用程序放到一起编译成一个文件的，使用者只必须把这个文件转换成HEX格式，载入ROM中就可以了，上电后，不会像普通的单片机程序一样运营。　　结语　　由以上讲解可以显现出，ucosii具备免费、用于非常简单、可靠性低、实时性好等优点，但也有重制艰难、缺少适当的技术支持等缺点，特别是在不像商用嵌入式系统那样获得普遍用于和持续的研究改版。

但开放性又使得开发人员可以自行削减和加到所需的功能，在许多应用领域充分发挥着独有的起到。当然，否在单片机系统中映射ucosii应视所研发的项目而以定，对于一些非常简单的、低成本的项目来说，就没有适当用于嵌入式操作系统了。

　　--节录INTERNET　　44B0下ucos-ii的重制　　要确保ucosⅡ重制到微处理器后能准确运营；处理器须要不具备如下特性：　　1）处理器的c编译器反对可交接函数　　可交接的代码所指的是一段代码（如一个函数）可以被多个任务同时调用，而不用担忧不会毁坏数据。也就是说，可交接型函数在任何时候都可以被中断继续执行，过一段时间以后又可以之后运营，而会因为在函数中断的时候被其他的任务新的调用，影响函数中的数据。下面的两个例子可以较为可交接型函数和非可交接型函数：　　程序1：可交接型函数　　voidswap（int*x，int*y）　　inttemp;　　temp=*x;　　*x=*y;　　*y=temp;　　程序2：非可交接型函数　　inttemp;　　voidswap（int*x，int*y）　　temp=*x;　　*x=*y;　　*y=temp;　　程序1中用于的是局部变量temp作为变量。

一般来说的C编译器，把局部变量分配在栈中。　　所以，多次调用同一个函数，可以确保每次的temp彼此之间不受影响。

而程序2中temp定义的是全局变量，多次调用函数的时候，必定受到影响。代码的可重入性是确保已完成多任务的基础，除了在C程序中用于局部变量以外，还必须C编译器的反对。笔者用于的是ARMSDT以及ADS的构建研发环境，皆可以分解可交接的代码。

　　2）在程序中可以关上和重开中断　　在ucosⅡ中，可以通过OS_ENTER_CRITICAL（）或者OS_EXIT_CRITICAL（）宏来掌控　　系统重开或者关上中断。这必须处理器的反对，在ARM7TDMI的处理器上，可以设置适当的寄存器来重开或者关上系统的所有中断。　　3）处理器反对中断，并且能产生定时器中断（ucosⅡ是通过定时器中断来构建多任务的调度，即时间片的产生）ucosⅡ是通过处理器产生的定时器的中断来构建多任务之间的调度的。

在ARM7TDMI的处理器上可以产生定时器中断。　　4）处理器要具备一定的硬件堆栈数量　　5）处理器要有将堆栈指针和其他cpu寄存器存储和朗读堆栈（或者内存）的指令（如51的pop，push指令）。　　ucosⅡ展开任务调度的时候，不会把当前任务的CPU寄存器存放在到此任务的堆栈中，然后，再行从另一个任务的堆栈中完全恢复原本的工作寄存器，之后运营另一个任务。所以，寄存器的入栈和出有栈是ucosⅡ多任务调度的基础。

　　ARM7TDMI处理器几乎符合上述拒绝。

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