μC／OS-III中的高效時(shí)鐘節拍管理機制

摘要：為了有效管理時(shí)鐘節拍并確保系統的實(shí)時(shí)性，μC／OS—III不僅增加了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的系統任務(wù)來(lái)管理時(shí)鐘節拍，而且采用哈希散列表機制來(lái)進(jìn)一步減少時(shí)鐘節拍處理過(guò)程所花費的時(shí)間。本文討論μC／OS—II在時(shí)鐘節拍管理方面的不足，并介紹μC／OS—III中的高效時(shí)鐘節拍管理機制。
關(guān)鍵詞：μC／OS—III；時(shí)鐘節拍管理；哈希散列表

引言
在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)中，任務(wù)可通過(guò)調用延時(shí)函數(比如μC／OS中的OSTimeDly()函數)將自己延時(shí)掛起一段時(shí)間。任務(wù)在延時(shí)的過(guò)程中會(huì )釋放CPU使用權，也就是說(shuō)，延時(shí)的任務(wù)不占用寶貴的CPU資源。延時(shí)的任務(wù)由時(shí)鐘節拍服務(wù)跟蹤管理。當任務(wù)延時(shí)結束并準備運行時(shí)，時(shí)鐘節拍服務(wù)會(huì )使該任務(wù)恢復運行。時(shí)鐘節拍服務(wù)定期運行，其運行由周期的時(shí)鐘節拍中斷觸發(fā)，而時(shí)鐘節拍中斷可由硬件定時(shí)器產(chǎn)生。
在μC／OS—III中，時(shí)鐘節拍服務(wù)是在時(shí)鐘節拍中斷服務(wù)程序中完成的，每次時(shí)鐘節拍服務(wù)都會(huì )遍歷整個(gè)任務(wù)鏈表，遞減所有延時(shí)任務(wù)的延時(shí)計數器。當任務(wù)數目較多時(shí)，時(shí)鐘節拍服務(wù)處理時(shí)間很長(cháng)，會(huì )造成中斷延遲時(shí)間和任務(wù)延遲時(shí)間都變得很長(cháng)，影響系統的實(shí)時(shí)性。
在μC／OS—III中，時(shí)鐘節拍服務(wù)不再在時(shí)鐘節拍中斷服務(wù)程序中完成，而是放到一個(gè)時(shí)鐘節拍任務(wù)中完成。而且，通過(guò)采用啥希散列表機制來(lái)管理延時(shí)任務(wù)，每次時(shí)鐘節拍服務(wù)只需要處理極少數的延時(shí)任務(wù)，從而大大減少了時(shí)鐘節拍服務(wù)花費的時(shí)間，提高了系統的實(shí)時(shí)性。
另外，在μC／OS系列RTOS中，時(shí)鐘節拍服務(wù)除了會(huì )跟蹤延時(shí)的任務(wù)，還會(huì )跟蹤那些指定了超時(shí)時(shí)限的等待任務(wù)。也就是說(shuō)，當指定的超時(shí)時(shí)限結束時(shí)，即使任務(wù)等待的事件沒(méi)有發(fā)生，時(shí)鐘節拍服務(wù)也會(huì )使該任務(wù)恢復運行。

1 μC／OS—II中的時(shí)鐘節拍管理機制
在μC／OS—II中，每次時(shí)鐘節拍服務(wù)都會(huì )遍歷整個(gè)任務(wù)鏈表，依次處理各個(gè)任務(wù)。如果當前處理的任務(wù)的延時(shí)計數為0，那么跳過(guò)該任務(wù)，繼續處理下一個(gè)任務(wù)；否則，把當前任務(wù)的延時(shí)計數減1，然后，判斷減1后的延時(shí)計數是否為0。如果為0，表示任務(wù)延時(shí)結束了或等待超時(shí)了。由于μC／OS-Ⅱ允許其他任務(wù)調用OSTaskSuspend()函數強制掛起正在延時(shí)的任務(wù)，在這種情況下，不僅需要等到任務(wù)延時(shí)結束，還需要由其他任務(wù)調用OSTaskResume()函數解除該任務(wù)的強制掛起狀態(tài)，該任務(wù)才能進(jìn)入就緒態(tài)。因此，在延時(shí)計數遞減為0的時(shí)候，還需要判斷任務(wù)是否被強制掛起。只有任務(wù)沒(méi)有被強制掛起，才能使該任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)；否則，把延時(shí)計數設置為1，保持任務(wù)的延時(shí)狀態(tài)。μC／OS—II時(shí)鐘節拍服務(wù)函數的主要代碼和注釋如下：