Nucleus系统介绍文档，其中介绍了实时系统的任务处理与抢占处理等.zip

Nucleus 实时操作系统分析报告

目 录

一、 NUCLEUS 的内核（KERNEL） .................................................................................................3

1.1 系统启动 ......................................................................................................................................3

1.2 初始化线程 ..................................................................................................................................4

1.5 任务的同步 ................................................................................................................................21

1.6 定时器 ........................................................................................................................................21

1.7 内存管理 ....................................................................................................................................22

1.8 输入/输出设备驱动 ...................................................................................................................23

NUCLEUS 内核总结：.................................................................................................................................23

二、 NUCLEUS 的开发工具 ................................................................................................................25

2.1 NUCLEUS C++.............................................................................................................................25

2.2 NUCLEUS MNT ...........................................................................................................................25

2.3 NUCLEUS VNET .........................................................................................................................25

2.4 NUCLEUS PC+.............................................................................................................................25

2.11 第三方产品的支持 ....................................................................................................................29

2.12 SDS SINGLESTEP ........................................................................................................................29

三、 NUCLEUS 的网络支持 ................................................................................................................31

3.1 INTERNET 套件 ...........................................................................................................................31

Nucleus NET ...........................................................................................................................................31

Nucleus SNMP ........................................................................................................................................31

Nucleus RMON........................................................................................................................................32

Nucleus SPAN .........................................................................................................................................32

3.2 NUCLEUS WEBSERV ...................................................................................................................32

3.3 NUCLEUS JVI ...............................................................................................................................32

Nucleus 实时操作系统分析报告

Nucleus 实时操作系统是 Accelerater Technology 公司开发的嵌入式 RTOS 产品，只需一次性

括了很多基本的网络协议，只有一些比较特殊的网络协议需要单独购买，比如：SNMP1/2，OSPF2，

IPX 等。当然，Nucleus 的好处在于各层协议都提供的是源码，Vxworks 则不提供。

Nucleus 的另一大好处是程序员不用写板支持软件包（BSP），因为操作系统已经开放给程序

员，不同的目标板在操作系统 BOOT 时可以通过修改源码进行不同的配置。对于程序员来说，

写 BSP 是一项比较繁琐的任务，有了 OS 的源码这项工作就简单多了，同时调试时也可以跟踪

到中断、寄存器那一级，简化了硬件的调试。VxWorks 和 pSOS 都必须购买标准的 BSP 模板工

具来写板支持软件包，开发工作量就比较大了。

Nucleus 对 CPU 的支持能力比较强，支持当前流行的大多数 RISC、CISC、DSP 处理器，比

如：80x86（实时、保护模式）、68xxx、PowerPC、i960、MIPS、SH、ARM、ColdFire。Nucleus

系统对于不同的处理器，操作系统的源码大部分是相同的，只有 5%的源码是用汇编写的跟 CPU

不够、定时中断管理不可靠、I/O 管理太简单、操作系统的调试工具太少等。下面分别说明。

Nucleus 的核心是一个实时的多任务内核——Nucleus PLUS，具有以下特性（Accelerater

Nucleus PLUS 可用于大多数流行的处理器。因为 Nucleus PLUS 主要是用标准 C 写的，移

可用性：

不像其他的商业内核，Nucleus PLUS 的系统调用名直接表明了它的功能。比如，你可以

通过 Nu_Create_Task 系统调用来创建一个任务。Nucleus PLUS 的系统调用都设计成具有类似的

入口参数和返回值类型。Nucleus PLUS 的对象都不隐式地和别的对象相关。比如，邮箱和任务

之间是不相关的。因此，用户可以利用多个 Nucleus PLUS 对象之间的结合形成混合系统调用。

配置：

Nucleus PLUS 最终是以 C 库的形式提供给用户，你可以选择所需要的部分链入到你的应

短，一旦低优先级线程释放掉临界资源（不管其是否执行完），高优先级线程就会抢占运行。

②、每个任务的执行时间和其他任务的处理时间无关。

④、可扩展性：利用现有系统调用的结合可得到新的系统调用。

Nucleus PLUS 提供其他实时内核都具有的系统服务，比如：任务控制、任务通信、任务同

步、内存管理、可编程的定时器、标准的输入/输出设备接口等。对任务的调度依赖优先级、时

间片的方法，可以选择挂起一个任务按照先入先出（FIFO）的顺序或按照优先级的顺序。所有

的操作系统对象（任务、邮箱、队列、管道等）都可以动态地创建和删除。创建一个对象时，

要指定指定其控制块的内存区域和其它的数据要求（堆栈空间等）。

Nucleus 在任务调度时，首先查看任务是否可以抢占，如果不能抢占，则一直执行到任务完

成或任务放弃时间片；否则，依靠优先级进行调度，先调入优先级最高的任务，对于优先级相

1.2 初始化线程

SWT，系统周期定时器 PIT，A 口、B 口、C 口引脚功能设定，串行通信控制器的初步配置等。

这些硬件的配置跟目标板有关，需要用户自己用汇编来写。

区 sys_memory 中拿出 TMD_HISR_Stack_Size 大小的一片内存用作高级中断服务程序的堆栈

HISR_STACK。

然后，控制交给 INC_Initialize。INC_Initialize 首先完成操作系统数据结构的初始化，包括：

线程控制、邮箱、队列、管道、信号量、事件、分区内存、动态内存、定时器、I/O Driver 等。

其次，调用 Application_Initialize，这一函数由用户编写，完成任务、消息队列等的创建、中断

的注册以及应用程序的初始化。当所有的初始化都完成后，INC_Initialize 调用 TCT_Schedule 开

始线程的调度。

1.3 线程调度

TCT_Schedule 是线程调度的入口，负责将控制权交给具有最高优先级的高级中断服务程序

一 旦 有 TASK 或 HISR 就 绪 ， 控 制 就 会 交 给 TCT_Control_To_Thread ， 在 这 里 将

任务创建时，要建立一个初始堆栈帧，线程入口是 TCC_Task_Shell，该 Shell 执行任务的入

口程序，通常任务的执行是一个死循环，不停地在等待消息或事件，如果没有消息或事件任务

就会挂起，否则往下执行。如果，任务在 Shell 调度中返回，则表示该任务已执行完毕，将任务

终止，其状态置为 NU_FINISHED。

TCD_Priority_List[256]：任务控制块 TCB 的指针数组，每个元素是优先级 0~255 就绪任务

链表的头指针。

TCD_Priority_Groups：按位来定义的长字，对应 32 组优先级，每 bit 是一组，负责 8 个优

先级，如果其中任意一个优先级有任务就绪，则该 bit 置 1。

TCD_Sub_Priority_Groups[32]：子优先级组的位映像图，每一元素对应一组优先级。比如

TCD_Sub_Priority_Groups[0]对应优先级 0~7，bit0~bit7 分别表示优先级 0~7。

TCD_Highest_Priority：当前就绪任务的最高优先级，并不表示当前正在运行任务的优先级，

如果该任务不能抢占。

TCD_Execute_Task：当前正在执行的任务指针。

TCD_Current_Thread：当前正在执行的线程指针（TASK or HISR）。

Finished：该任务的处理已经完成（在 TCC_Task_Shell 调度中返回）。一旦任务处于这种状

态就不能再执行了，除非任务被复位。

Terminated：任务被 Killed。一旦任务处于这种状态就不能再执行了，除非任务被复位。

Nucleus 的每个任务都具有一个 0~255 的优先级，0 表示最高优先级，255 表示最低优先

级，对于相同优先级的任务分时间片运行，不同优先级的任务则可以发生抢占。

任务的调度涉及到：创建任务、删除任务、复位任务、终止任务、恢复任务、挂起任务

等。

①、创建任务（TCC_Create_Task）

任务的创建一般是在 Application_Initialize 中进行，当然也可以在其它任务中动态地创建和

删除任务。任务创建的流程如下：