uCOS-III开发指南(STM32F4) .pdf

### uCOS-III开发指南(STM32F4) 关键知识点解析 #### 一、uCOS-III概述 **1.1 文件结构** uCOS-III是一种可移植、可裁剪、抢占式实时操作系统(RTOS)，适用于各种嵌入式系统。其文件结构清晰，便于理解和维护。主要文件包括内核源代码、配置文件、示例代码等。 **1.2 数据结构** uCOS-III中的关键数据结构包括任务控制块(TCB)、事件控制块(ECB)等，这些数据结构用于管理和控制系统的运行状态。 **1.3 内核对象** - **1.3.1 任务**: 每个任务都有一个TCB来管理其状态、优先级和其他相关信息。 - **1.3.2 软件定时器**: 用于周期性执行某些操作或延迟任务。 - **1.3.3 多值信号量**: 允许多个任务同时访问共享资源。 - **1.3.4 互斥信号量**: 确保在任何时刻只有一个任务可以访问共享资源。 - **1.3.5 消息队列**: 实现任务间的消息传递。 - **1.3.6 事件标志组**: 提供了一种机制来同步任务间的事件。 - **1.3.7 任务信号量**: 专用于单个任务的信号量。 - **1.3.8 任务消息队列**: 为特定任务创建的消息队列。 - **1.3.9 内存管理（分区）**: 管理内存分配和释放的机制。 **1.4 常用程序段** - **1.4.1 临界段**: 在多任务环境中，需要确保在执行特定操作时不被中断。 - **1.4.2 中断嵌套管理**: 当系统中有多个中断同时发生时，需要正确处理中断嵌套。 **1.5 章末总结** 本章介绍了uCOS-III的基本概念和核心功能，为后续章节的学习打下基础。 #### 二、移植uCOS-III到STM32 **2.1 下载官方uC/OS-III源码** 需要从官方网站下载最新的uCOS-III源代码。通常会提供不同版本的选择，根据项目需求选择合适的版本。 **2.2 移植过程** 移植uCOS-III到STM32平台主要包括以下几个步骤： 1. **配置编译环境**: 安装必要的工具链，如Keil MDK、IAR EWARM或GCC ARM等。 2. **修改配置文件**: 配置uCOS-III的参数，使其适应目标硬件平台的需求。 3. **编写启动代码**: 编写STM32启动代码，包括初始化系统时钟、堆栈设置等。 4. **初始化硬件**: 初始化外设，如串口、GPIO等。 5. **编写任务**: 创建任务并定义任务函数。 6. **测试**: 进行基本的功能验证。 **2.3 建立多任务工程** 在完成移植后，需要创建一个包含多个任务的工程，通过任务间的调度实现系统的并发运行。 **2.4 章末总结** 通过上述步骤，可以成功将uCOS-III移植到STM32平台上，并构建出支持多任务的应用程序。 #### 三、时钟节拍 **3.1 原理简述** 时钟节拍是uCOS-III内部时间基准的基础。通过配置定时器中断，可以产生固定频率的中断，用于计算任务的延迟时间和管理软件定时器。 **3.2 实例演示** - **实例1**: 设置定时器中断频率为100Hz，并实现简单的任务延迟功能。 **3.3 章末总结** 本章介绍了如何配置和使用时钟节拍，这对于理解和使用uCOS-III的时间管理功能非常重要。 #### 四、时间管理 **4.1 原理简述** uCOS-III提供了多种时间相关的API，用于实现任务延时、获取系统时间等功能。 - **4.1.1 OSTimeDly()**: 使当前任务延时指定的时间。 - **4.1.2 OSTimeDlyHMSM()**: 以小时、分钟、秒和毫秒为单位延时。 - **4.1.3 OSTimeDlyResume()**: 恢复之前暂停的任务延时。 - **4.1.4 OSTimeGet()**: 获取当前系统时间。 - **4.1.5 OSTimeSet()**: 设置系统时间。 **4.2 实例演示** - **实例1**: 使用`OSTimeDly()`实现任务延时。 - **实例2**: 使用`OSTimeDlyHMSM()`进行更复杂的时间延时操作。 **4.3 章末总结** 通过本章的学习，读者可以掌握uCOS-III中时间管理的各种方法，并能够灵活应用于实际开发中。 #### 五、软件定时器 **5.1 原理简述** 软件定时器是一种周期性的任务，可以在特定的时间间隔执行某些操作。 - **5.1.1 OSTmrCreate()**: 创建一个新的软件定时器。 - **5.1.2 OSTmrStart()**: 启动软件定时器。 - **5.1.3 OSTmrStop()**: 停止软件定时器。 - **5.1.4 OSTmrDel()**: 删除软件定时器。 **5.2 实例演示** - **实例1**: 创建一个每秒触发一次的软件定时器，用于更新LCD显示的时间。 **5.3 章末总结** 软件定时器是uCOS-III中的一个重要特性，可以用来实现定时任务的执行，例如周期性的数据采集或状态更新。 #### 六、多值信号量 **6.1 原理简述** 多值信号量允许多个任务同时访问一个共享资源。 - **6.1.1 OSSemCreate()**: 创建多值信号量。 - **6.1.2 OSSemPost()**: 发送信号量。 - **6.1.3 OSSemPend()**: 接收信号量。 - **6.1.4 OSSemPendAbort()**: 取消等待信号量。 - **6.1.5 OSSemDel()**: 删除信号量。 - **6.1.6 OSSemSet()**: 设置信号量的值。 **6.2 实例演示** - **实例1**: 使用多值信号量实现两个任务之间的通信。 - **实例2**: 使用多值信号量控制对共享资源的访问。 **6.3 章末总结** 多值信号量是uCOS-III中用于实现任务间通信的重要手段之一，通过本章的学习，读者可以掌握其使用方法。 #### 七、互斥信号量 **7.1 原理简述** 互斥信号量确保了在任何时刻只有一个任务可以访问共享资源。 - **7.1.1 OSMutexCreate()**: 创建互斥信号量。 - **7.1.2 OSMutexPost()**: 释放互斥信号量。 - **7.1.3 OSMutexPend()**: 获取互斥信号量。 - **7.1.4 OSMutexPendAbort()**: 取消等待互斥信号量。 - **7.1.5 OSMutexDel()**: 删除互斥信号量。 **7.2 实例演示** - **实例1**: 使用互斥信号量保护对共享资源的访问。 **7.3 章末总结** 互斥信号量是uCOS-III中用于保护共享资源的关键机制，通过本章的学习，读者可以掌握其使用方法。 #### 八、消息队列 **8.1 原理简述** 消息队列是一种用于实现任务间消息传递的数据结构。 - **8.1.1 OSQCreate()**: 创建消息队列。 - **8.1.2 OSQPost()**: 向消息队列发送消息。 - **8.1.3 OSQPend()**: 从消息队列接收消息。 - **8.1.4 OSQPendAbort()**: 取消接收消息。 - **8.1.5 OSQDel()**: 删除消息队列。 - **8.1.6 OSQFlush()**: 清空消息队列。 **8.2 实例演示** - **实例1**: 使用消息队列实现两个任务之间的消息传递。 **8.3 章末总结** 消息队列是uCOS-III中用于实现任务间通信的重要手段之一，通过本章的学习，读者可以掌握其使用方法。 #### 九、事件标志组 **9.1 原理简述** 事件标志组是一种用于同步任务间事件发生的机制。 - **9.1.1 OSFlagCreate()**: 创建事件标志组。 - **9.1.2 OSFlagPost()**: 设置事件标志。 - **9.1.3 OSFlagPend()**: 等待事件标志。 - **9.1.4 OSFlagPendAbort()**: 取消等待事件标志。 - **9.1.5 OSFlagDel()**: 删除事件标志组。 **9.2 实例演示** - **实例1**: 使用事件标志组实现任务间的同步。 **9.3 章末总结** 事件标志组是uCOS-III中用于实现任务间同步的重要手段之一，通过本章的学习，读者可以掌握其使用方法。 #### 十、等待多个内核对象 **10.1 原理简述** uCOS-III允许任务等待多个内核对象，直到其中一个对象可用为止。 - **10.1.1 OSPendMulti()**: 等待多个内核对象。 **10.2 实例演示** - **实例1**: 使用`OSPendingMulti()`等待多个信号量。 **10.3 章末总结** 等待多个内核对象是uCOS-III中实现任务调度灵活性的一种方法，通过本章的学习，读者可以掌握其使用方法。 #### 十一、任务信号量 **11.1 原理简述** 任务信号量是专门针对单个任务设计的信号量，用于实现任务间的简单同步。 - **11.1.1 OSTaskSemPost()**: 向任务信号量发送信号。 - **11.1.2 OSTaskSemPend()**: 等待任务信号量。 **11.3 章末总结** 任务信号量是uCOS-III中用于实现简单任务间同步的方法之一，通过本章的学习，读者可以掌握其使用方法。