UCOS-II 资料 源码解析 移植过程
### UCOS-II 操作系统概览与源码解析 #### 第一章:范例与基本配置 ##### 1.1 安装µC/OS-II µC/OS-II是一款实时操作系统(RTOS),适用于嵌入式系统。安装µC/OS-II的第一步是将系统所需的库文件和配置文件加入到项目中。这通常涉及到以下步骤: 1. **下载源代码**:从官方渠道获取最新的µC/OS-II源代码。 2. **配置环境**:根据开发平台选择合适的编译器和IDE进行配置。 3. **集成源代码**:将µC/OS-II的源代码文件添加到项目中,并确保所有必要的头文件路径都被正确设置。 ##### 1.2 INCLUDES.H `INCLUDES.H` 文件是µC/OS-II中的一个核心配置文件,它定义了系统使用的硬件和软件特性。在这个文件中,可以配置如下的参数: - **硬件特性**:如处理器型号、内存大小等。 - **软件特性**:如是否支持中断、任务数量限制等。 - **编译选项**:决定哪些功能被编译进最终的二进制文件。 ##### 1.3 不依赖于编译的数据类型 为了提高系统的可移植性,µC/OS-II使用了一组不依赖于编译器的数据类型。这些数据类型包括: - **`OS_CPU_CHAR`**:定义为 `char` 或 `unsigned char`。 - **`OS_CPU_INT`**:定义为 `int` 或 `unsigned int`。 - **`OS_CPU_PTR`**:定义为 `void *`。 - 使用这些数据类型可以帮助开发者避免因编译器差异导致的问题。 ##### 1.4 全局变量 µC/OS-II中的全局变量用于在整个系统范围内共享数据。常见的全局变量包括: - **任务控制块数组 (`OS_tcbTable`)**:用于存储每个任务的信息。 - **就绪列表 (`OS_readyList`)**:记录已就绪的任务列表。 - **系统计数器 (`OS_TickCtr`)**:用于跟踪时间。 ##### 1.5 OS_ENTER_CRITICAL() 和 OS_EXIT_CRITICAL() 这两个宏用于保护临界区,防止中断和其他任务的干扰。它们的作用是: - **`OS_ENTER_CRITICAL()`**:进入临界区前调用此宏,它会禁用中断,防止其他任务抢占。 - **`OS_EXIT_CRITICAL()`**:退出临界区后调用此宏,它会重新启用中断。 ##### 1.6 基于PC的服务 基于PC的服务是指在开发阶段使用PC机来调试和监控µC/OS-II的行为。主要包括: - **1.6.1 字符显示**:通过串口或其他方式将调试信息发送到PC端。 - **1.6.2 花费时间的测量**:利用PC机的时钟来测量任务的执行时间。 ##### 1.7 应用µC/OS-II的范例 这部分提供了几个使用µC/OS-II的实际例子,帮助读者理解如何编写和配置任务。 #### 第二章:实时系统概念 ##### 2.1 前后台系统 在后台系统中,有一个主循环负责处理所有任务。而在前台系统中,多个任务并发运行。µC/OS-II主要支持前台系统模型。 ##### 2.2 代码的临界段 临界段是指代码中不允许同时被多个任务访问的部分。通常需要通过锁定机制来实现对临界段的保护。 ##### 2.3 资源 资源是指系统中的硬件或软件组件,例如内存、设备驱动程序等。 ##### 2.4 共享资源 共享资源是多个任务可能需要同时访问的资源。为了避免资源冲突,需要采用同步机制,例如信号量。 ##### 2.5 多任务 多任务指的是在一个系统中同时运行多个任务的能力。µC/OS-II通过内核调度算法来管理这些任务。 ##### 2.6 任务 任务是µC/OS-II的基本执行单位。每个任务都有自己的优先级、堆栈空间以及状态信息。 ##### 2.7 任务切换 当内核决定将CPU分配给另一个更高优先级的任务时,就会发生任务切换。这是通过保存当前任务的状态并将新任务的状态加载到CPU寄存器中来实现的。 ##### 2.8 内核 内核是µC/OS-II的核心部分,负责任务管理、调度和其他系统服务。 ##### 2.9 调度 调度是指确定哪个任务应该运行的过程。µC/OS-II采用了多种调度算法,包括轮转调度和优先级调度。 ##### 2.10 不可剥夺型内核 不可剥夺型内核在任务开始执行后,除非主动放弃CPU,否则不会被更高优先级的任务抢占。 ##### 2.11 可剥夺型内核 可剥夺型内核允许更高优先级的任务抢占正在运行的任务的CPU。 ##### 2.12 可重入性 可重入性指一个函数或任务能够被多个任务安全地调用而不会产生副作用。 ##### 2.13 时间片轮番调度法 这是一种将CPU时间按固定的时间间隔(时间片)分配给各个任务的方法。 ##### 2.14 任务优先级 每个任务都有一个优先级,优先级高的任务更有可能得到CPU的使用权。 ##### 2.15 静态优先级 静态优先级是在任务创建时指定的,并且在任务生命周期内保持不变。 ##### 2.16 动态优先级 动态优先级可以在任务运行过程中更改,以适应不同的需求。 ##### 2.17 优先级反转 优先级反转发生在低优先级任务持有某个资源,而高优先级任务等待该资源的情况。为了克服这个问题,µC/OS-II提供了优先级继承等机制。 ##### 2.18 任务优先级分配 合理分配任务优先级对于系统的性能至关重要。一般原则是将关键任务赋予较高优先级。 ##### 2.19 互斥条件 互斥条件是指两个或多个任务不能同时访问同一资源。µC/OS-II提供了几种方法来解决这个问题: - **2.19.1 关中断和开中断**:通过禁用和启用中断来实现临时的互斥访问。 - **2.19.2 测试并置位**:利用处理器指令实现原子操作。 - **2.19.3 禁止,然后允许任务切换**:通过设置标志位来防止任务切换。 ##### 2.20 信号量 信号量是一种同步机制,用于控制多个任务对共享资源的访问。 ##### 2.21 同步 同步是指协调不同任务之间的操作顺序,以确保正确的执行流程。 ##### 2.22 事件标志 事件标志用于通知任务某些特定事件的发生,常用于任务间的通信。 ##### 2.23 任务间的通讯 任务间通信是实现任务之间数据交换和协作的重要手段。 ##### 2.24 消息邮箱 消息邮箱用于在任务之间传递消息,类似于现实生活中的邮件系统。 ##### 2.25 消息队列 消息队列是任务间通信的一种方式,可以存储多条消息供后续任务处理。 ##### 2.26 中断 中断是指在处理器执行任务的过程中发生的外部事件,需要立即处理。 ##### 2.27 中断延迟 中断延迟是指从触发中断到处理器真正响应中断所需的时间。 ##### 2.28 中断响应 中断响应是指处理器接收到中断信号后采取的一系列动作,包括保存上下文、执行中断服务程序等。 ##### 2.29 中断恢复时间 中断恢复时间是指从处理器完成中断服务程序到恢复正常任务执行所需的时间。 ##### 2.30 中断延迟、响应和恢复 这三个概念都是衡量中断性能的重要指标。 ##### 2.31 中断处理时间 中断处理时间是指处理一个中断所需的时间,包括中断响应时间和中断恢复时间。 ##### 2.32 非屏蔽中断(NMI) 非屏蔽中断是指无法被禁止的中断,通常用于系统错误报告等紧急情况。 ##### 2.33 时钟节拍 时钟节拍是µC/OS-II中用于计算时间的基本单位,通常定义为每秒中断次数。 ##### 2.34 对存储器的需求 µC/OS-II的运行需要一定的内存空间,包括堆栈空间、任务控制块等。 ##### 2.35 使用实时内核的优缺点 实时内核的优点包括: - 提供精确的时间管理。 - 支持任务优先级调度。 - 强大的任务间通信机制。 缺点则包括: - 相对较高的内存需求。 - 配置复杂度较高。 ##### 2.36 实时系统小结 实时系统的特点是能够及时响应外部事件,µC/OS-II通过提供一系列高级功能,使得开发者能够构建出高性能的嵌入式系统。 #### 第三章:内核结构 ##### 3.1 临界段 临界段是代码中需要特别保护的部分,以防止中断和其他任务的干扰。 ##### 3.2 任务 任务是µC/OS-II中最基本的执行单元。 ##### 3.3 任务状态 任务的状态包括: - **就绪**:等待被调度。 - **运行**:当前正在执行的任务。 - **挂起**:被暂时停止执行。 - **删除**:任务已完成并已被移除。 ##### 3.4 任务控制块 任务控制块是用于存储任务相关信息的数据结构,包括任务ID、优先级、堆栈指针等。 ##### 3.5 就绪表 就绪表用于记录所有就绪状态的任务,按照优先级排序。 ##### 3.6 任务调度 任务调度是内核的一项重要功能,决定了何时何地将CPU分配给哪些任务。 ##### 3.7 给调度器上锁和开锁 上锁和开锁调度器是为了防止在任务切换过程中出现竞态条件。 ##### 3.8 空闲任务 空闲任务是系统中优先级最低的任务,在没有更高优先级任务可运行时会被调度。 ##### 3.9 统计任务 统计任务用于收集系统运行时的各种统计数据,例如任务执行时间等。 ##### 3.10 μC/OS中的中断处理 µC/OS-II提供了中断处理的支持,允许在中断服务程序中创建或删除任务等。 ##### 3.11 时钟节拍 时钟节拍是µC/OS-II中用来计算时间的基本单位。 ##### 3.12 μC/OS-Ⅱ初始化 µC/OS-II的初始化包括设置各种配置参数、初始化数据结构等步骤。 ##### 3.13 μC/OS-Ⅱ的启动 启动过程涉及初始化系统、配置硬件、启动第一个任务等步骤。 ##### 3.14 获取当前μC/OS-Ⅱ的版本号 可以通过调用特定的API来获取当前µC/OS-II的版本信息。 ##### 3.15 OSEvent???() 函数 这部分文档可能存在缺失,应该是关于µC/OS-II中某个与事件相关的函数。 #### 第四章:任务管理 ##### 4.1 建立任务,OSTaskCreate() `OSTaskCreate()` 是µC/OS-II中用于创建新任务的主要函数。通过此函数可以指定任务的优先级、堆栈大小等参数。 ##### 4.2 建立任务,OSTaskCreateExt() `OSTaskCreateExt()` 是一个扩展版的任务创建函数,提供了更多的灵活性。 ##### 4.3 任务堆栈 每个任务都拥有独立的堆栈空间,用于存储局部变量和函数调用时的返回地址等信息。 ##### 4.4 堆栈检验,OSTaskStkChk() `OSTaskStkChk()` 是一个用于检查任务堆栈使用情况的函数,有助于预防堆栈溢出等问题。 ##### 4.5 删除任务,OSTaskDel() `OSTaskDel()` 用于删除一个已经不再需要的任务。 ##### 4.6 请求删除任务,OSTaskDelReq() `OSTaskDelReq()` 用于异步请求删除任务,可以在任务执行完毕后再将其删除。 ##### 4.7 改变任务的优先级,OSTaskChangePrio() `OSTaskChangePrio()` 用于更改任务的优先级,以适应不同的应用场景。 ##### 4.8 挂起任务,OSTaskSuspend() `OSTaskSuspend()` 用于暂时停止一个任务的执行。 ##### 4.9 恢复任务,OSTaskResume() `OSTaskResume()` 用于恢复之前被挂起的任务。 ##### 4.10 获得有关任务的信息,OSTaskQuery() `OSTaskQuery()` 用于查询任务的状态和其他相关信息。 #### 第五章:时间管理 ##### 5.1 任务延时 任务延时是指让任务暂停一段时间再继续执行。µC/OS-II提供了几种延时方法,包括基于时间片和绝对时间的延时。
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- chunpengkai2013-02-27资料不错,学习中
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