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rtx51小型实时操作系统详解

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序言

本手册解释如何使用　ｒｔｘ５１小型实时操作系统并给出　ｒｔｘ５１完全版功能的概述这

个手册并不是一本详细的实时应用的入门教程并且假定你已经熟悉了　Ｋｅｉｌ　Ｃ５１

Ａ５１相关工具ＤＯＳ操作系统和８０５１微处理器的硬件和指令体系　

建议使用下列书籍作为实时程序设计领域的入门教程

Deitel, H.M., Operating Systems, second edition,

Addison-Wesley Publishing Company, 1990

Ripps, David, A Guide to Real-Time Programming, Englewood Cliffs, N.J,

Prentice Hall, 1988/

Allworth, S.T., Introduction to Real-Time Software Design,

Springer-Verlag Inc., New York

本用户指南包含部分

第　１部分　　　概述

描述 rtx51实时操作系统的功能并给出ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ和　ＲＴＸ５１　Ｆｕｌｌ

版本的基本特征和差异同时包括 RTX51 Full 和 RTX51 Tiny. 的

技术数据

第部分系统需求和定义

讨论　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ的开发工具和目标系统的需求解释在　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ

手册中使用的术语和任务定义的描述

第部分建立　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ应用程序

描述建立　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ应用程序的步骤

第部分库函数

提供全部　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ库程序的索引

第部分系统调试

描述　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ的堆栈管理还包括系统调试得有关信息

第部分应用程序例子

包括几个使用　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ的例子和软件开发过程的描述此信息可

以作为你的实时设计的指导原则　

概述

.......................................................................................................... 7

入门 ............................................................................................................... 7

单任务程序.................................................................................................. 8

时间片轮转程序............................................................................................... 8

用　ＲＴＸ５１进行循环调度..................................................................... 8

ＲＴＸ５１事件 ........................................................................................................... 9

用　ＲＴＸ５１进行编译和连接 ....................................................................... 11

要求和定义

.............................................................. 15

开发工具需求............................................................................................................ 15

目标系统需求................................................................................................................... 15

中断处理 ................................................................................................... 15

可重入功能 ................................................................................................. 16

ｃ５１库函数 ............................................................................................. 16

多数据指针和数学单元的用法 ........................................... 16

寄存器段........................................................................................................... 17

任务定义 ....... 17

任务管理 ... 17

任务切换 ........................................................................................................ 18

事件 ...................................................................................................................... 18

建立

RTX51 TINY

应用程序

........................................................ 21

RTX51 Tiny Co 21

编译　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ程序 .......................................................................................................... 23

连接　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ程序 .............................................................................................................. 23

优化　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ程序......................................................................................................... 23

ＲＴＸ５１　ＴＩＮＹ系统函数

.................................................................. 25

函数调用 . 26

isr_send_signal.. 27

os_clear_signal.. 28

os_create_task....29

os_delete_task....30

os_running_task_id............................................................................................................................31

os_send_signal...32

os_wait...............34

os_wait1.............36

os_wait2.............37

系统调试

...................................................................................... 41

堆栈管理...41

用　ｄＳｃｏｐｅ－　５１调试......................................................................................................................41

应用程序例子

............................................................................... 45

RTX_EX1: 你的第一个ＲＴＸ５１程序.................................................................................................45

RTX_EX2: 一个简单的　ＲＴＸ５１应用程序 ...................................................................................47

TRAFFIC: 一个红绿灯控制器 ....................................................................................................49

红绿灯控制器命令 .........................................................................49

软件 ...................................................................................................................49

编译和连接ＴＲＡＦＦＩＣ............................................................................62

测试并调试　ＴＲＡＦＦＩＣ ...........................................................................62

符号约定

本手册使用下列约定

范例说明

Ｂｏｌｄ

：　ＢＬ５１采用　Ｂｏｌｄ字体大写的文本用于可执行程序数据文件源文件环境变量的名称和你在ＤＯＳ命令提示窗口键

入的命令这种文本通常表示你必须逐字地输入的命令

例如

CLS DIR DS51.INI

C51 A51 SET

注意你事实上不需要使用全部的大写字母来输入这些命令

Courier 这种字体的正文通常用于表示出现在屏幕上的信息或打印在打印机上的信息

本字体也用于出现在命令行上的论述或描述文字

KEYS 这种字体的文字表示在键盘上实际存在的键例如 “Press Enter to Continue.”

ALT+<x> 表明一Ａｌｔ组合键Ａｌｔ和　＜ｘ＞键必须同时按下

CTRL+<x> 表明一Ｃｔｒｌ组合控制键Ｃｔｒｌ和　＜ｘ＞控制键必须同时按下 ..

概述

ＲＴＸ５１是一个用于８０５１系列处理器多任务实时操作系统

ＲＴＸ５１可以简化那些复杂而且时间要求严格的工程的软件设计工作

有二个不同的ＲＴＸ５１版本可以利用

ＲＴＸ５１　Ｆｕｌｌ

使用四个任务优先权完成同时存在时间片轮转调度和抢先的任务切换ＲＴＸ５１工作在

与中断功能相似的状态下信号和信息可以通过邮箱系统在任务之间互相传递你可以从一存

储池中分配和释放内存你可以强迫一个任务等待中断超时或者是从另一个任务或中断发出的

信号或信息

RTX51 Tiny 是一个　ＲＴＸ５１的子集它可以很容易地在没有任何外部存储器的单片８０５１系统上运

转除了下列例外ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ支持许多在　ＲＴＸ５１中的特征

ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ仅支持时间片轮转任务切换和使用信号进行任务切换不支持抢先式的任务切换

不包括消息历程没有存储器池分配程序

在本章其它部分所提到的　ＲＴＸ５１包括这两种变形 Differences between

the two are so stated in the text as their need becomes applicable.

入门

许多微处理器应用程序要求同时执行两个工作或任务. 对于这样的应用程序一个实时操作系统

ＲＴＯＳ允许灵活的分配系统资源中央处理器存储器等等．）给各个任务ＲＴＸ５１是一个很

好使用的强大的实时操作系统ＲＴＸ５１可以运行于所有的８０５１派生机型

你可以使用标准　Ｃ语言编写和编译一个程序或使用　Ｃ５１构造编译他们仅在指定任务标识符和

优先权上有一点差别 . ＲＴＸ５１程序也要求你载运程序中用ｉｎｃｌｕｄｅ命令引入实施管理的头文件并使

用　ＢＬ５１　ｌｉｎｋｅｒ／ｌｏｃａｔｏｒ进行连接和选择适当的　ＲＴＸ５１库文件　

单任务程序

一个标准的　Ｃ语言程序从主函数开始执行在一嵌入式应用中，主函数通常是一段无限循环的代

码可以认为是一个连续执行的单独任务

例如

int counter;

void main (void) {

counter = 0;

while (1) { /*

始终重复

counter++; /*

计数器加１

}

时间片轮转程序

一中更高级的　Ｃ语言程序可以在不使用实时操作系统的情况下实现时间片轮转拟多任务系统在

这种系统中任务或功能被一段无限循环程序重复调用

例如

int counter;

void main (void) {

counter = 0;

while (1) { /*

始终重复

check_serial_io ();

process_serial_cmds (); /*

处理串行输入

check_kbd_io ();

process_kbd_cmds (); /* process keyboard input */

adjust_ctrlr_parms (); /* adjust the controller */

counter++; /* increment counter */

}

用　ＲＴＸ５１进行时间片轮转调度

ｒｔｘ５１也能完成时间片轮转多重任务而且允许准并行执行多个无限循环或任务任务并不是并

行执行的而是按时间片执行的

可利用的中央处理器时间被分成时间片由　ＲＴＸ５１分配一个时间片给每个任务每个任务允许执行

一个预先确定的时间然后ｒｔｘ５１切换到另一准备运行的任务并且允许这个任务执行片刻时

间片非常段通常为几个毫秒因此它表现得如同各个任务是同时地执行的

ＲＴＸ５１使用一个８０５１硬件计时器中断作为定时程序

产生的周期性中断用于驱动　ＲＴＸ５１时钟

ＲＴＸ５１不需要在你的程序中拥有一个主函数它将自动开始执行任务　０如果你确实有一个主函

数你必须利用　ＲＴＸ５１　Ｔｉｎｙ中的　ｏｓ＿ｃｒｅａｔｅ＿ｔａｓｋ函数或　ＲＴＸ５１中的　ｏｓ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｙｓｔｅｍ函数手工

启动　ＲＴＸ５１

下列例子显示一个只使用时间片轮转任务调度的简单的　ＲＴＸ５１应用程序在本程序里的二个任务

是简单计数器回路ｒｔｘ５１开始执行函数名为　ｊｏｂ０的任务　０这些功能添加了另一个叫做　ｊｏｂ１

任务在　ｊｏｂ０运行一会儿以后ＲＴＸ５１切换到　ｊｏｂ１在　ｊｏｂ０运行一会儿以后ＲＴＸ５１转回到　

ｊｏｂ０这个过程将不确定地重复下去

#include <rtx51tny.h>

int counter0;

int counter1;

void job0 (void) _task_ 0 {

os_create (1); /* mark task 1 as ready */

while (1) { /* loop forever */

counter0++; /* update the counter */

}

void job1 (void) _task_ 1 {

while (1) { /* loop forever */

counter1++; /* update the counter */

}

ＲＴＸ５１事件

即使是在等待一个任务的时间片到达时你也可以使用　ｏｓ＿ｗａｉｔ函数通知　ＲＴＸ５１它可以让另一个

任务开始执行这个功能中止正在运行的当前任务然后等待一指定事件的发生在这个时候

任意数量的其他任务仍可以执行

使用　ＲＴＸ５１的时间溢出事件

你可以用　ｏｓ＿ｗａｉｔ函数等待的最简单的事件是事件溢出　ＲＴＸ５１时钟报时信号周期这类事件可被

用于任务中需要延迟一段时间的地方这可用于查询一个开关状态的代码中在这样的条件下

只须每隔　５０ｍｓ左右查询一次开关下一个例子技术示范你可以在允许其他的任务执行的时候使用　

ｏｓ＿ｗａｉｔ功能延迟任务的执行

#include <rtx51tny.h>

int counter0;

int counter1;

void job0 (void) _task_ 0 {

os_create (1); /* mark task 1 as ready */

while (1) { /* loop forever */

counter0++; /* update the counter */

os_wait (K_TMO, 3); /* pause for 3 clock ticks */

}

void job1 (void) _task_ 1 {

while (1) { /* loop forever */

counter1++; /* update the counter */

os_wait (K_TMO, 5); /* pause for 5 clock ticks */

}

在上面的例子中ｊｏｂ０像前面叙述的一样启动　ｊｏｂ１然后在增加　ｃｏｕｎｔｅｒ０计数以后ｊｏｂ０呼

叫　ｏｓ＿ｗａｉｔ函数以暂停个时钟报时信号这时ｒｔｘ５１切换到下一个任务　ｊｏｂ１在　ｊｏｂ１增加　

ｃｏｕｎｔｅｒ１计数以后它也调用　ｏｓ＿ｗａｉｔ以暂停个时钟报时信号现在ｒｔｘ５１没有其他的任务

需要执行因此在它可以延续执行　ｊｏｂ０之前它进入一个空循环等待个时钟报时信号过去

本例子的结果是　ｃｏｕｎｔｅｒ０每个时钟报时周期加１而　ｃｏｕｎｔｅｒ１每５个时钟报时周期加　１

使用　ＲＴＸ５１的信号

你可以使用　ｏｓ＿ｗａｉｔ功能暂停一个任务并等待从另一个任务发出的信号或旗标这可以用于

协调两个或更多的任务

等待一个信号会如下面所诉工作如果一任务在等待一个信号并且信号标志是　０在这个信号

被发送之前这个任务将一直处于挂起状态如果信号标志已经是　１当任务查询信号时信号

标志会被清除并且继续执行任务

以下例子说明了这种应用

#include <rtx51tny.h>

int counter0;

int counter1;

void job0 (void) _task_ 0 {

os_create (1); /* mark task 1 as ready */

while (1) { /* loop forever */

if (++counter0 == 0) /* update the counter */

os_send_signal (1); /* signal task 1 */

}

void job1 (void) _task_ 1 {

while (1) { /* loop forever */

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