μC/OSII任務(wù)創(chuàng )建和銷(xiāo)毀的用戶(hù)接口改善

引 言：

　　就目前而言，μC/OSII[1]稱(chēng)得上是最小的操作系統內核軟件。它由Jean J. Labrosse于1992年推出第一版，立刻在嵌入式系統領(lǐng)域引起強烈反響，而其本人也早已成為嵌入式系統會(huì )議（美國）的顧問(wèn)委員會(huì )成員。μC/OS最鮮明特點(diǎn)就是源碼公開(kāi)，便于移植和維護，而且對于學(xué)校研究完全免費，只有在應用于盈利項目時(shí)才需要支付少量的版權費，特別適合一般使用者的學(xué)習、研究和開(kāi)發(fā)。自問(wèn)世以來(lái)，μC/OS的穩定性和可靠性得到了廣泛認可，現已通過(guò)美國FAA認證，并被眾多的研究開(kāi)發(fā)者作為操作系統的樣板，移植到各種的硬件平臺上。

1 μC/OS任務(wù)用戶(hù)接口的缺點(diǎn) 　　μC/OSII中任務(wù)的用戶(hù)接口并不友善，與眾多程序員熟悉的Windows多任務(wù)接口相異較大。

　　首先，μC/OSII中任務(wù)的?？臻g完全由用戶(hù)自行管理，系統只是簡(jiǎn)單的要求用戶(hù)創(chuàng )建任務(wù)時(shí)傳入棧地址，而不參與?？臻g的申請和釋放。為了簡(jiǎn)化，μC/OS的示例程序以靜態(tài)數組作為任務(wù)棧。?？臻g的放任自流在帶來(lái)一定靈活性的同時(shí)也會(huì )帶來(lái)問(wèn)題。有些用戶(hù)仿照示例程序，大量以靜態(tài)數組形式作為任務(wù)棧，極大地浪費了嵌入式系統極為珍貴的內存空間；而有些用戶(hù)在任務(wù)開(kāi)始時(shí)申請了?？臻g，在任務(wù)結束時(shí)卻忘記釋放，造成難以跟蹤的內存漏洞。

　　其次，在μC/OSII中任務(wù)結束時(shí)，需要手工調用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)，不能簡(jiǎn)單的返回。這是因為μC/OSII規定任務(wù)必須為無(wú)限循環(huán)或自銷(xiāo)毀形式，而流行的大多數操作系統，任務(wù)結束后只是簡(jiǎn)單的返回，由系統幫助釋放任務(wù)占據的資源。

　　2002年，隨著(zhù)我國相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)，包括移動(dòng)通信、信息家電以及工業(yè)控制等領(lǐng)域的快速發(fā)展，嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了極佳的發(fā)展時(shí)機。強勁的市場(chǎng)需求帶來(lái)了研發(fā)的快速增長(cháng)，越來(lái)越多的軟件公司投入到嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)中。但是國內嵌入式產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)現狀是，程序員素質(zhì)在數量上呈現金字塔狀況，高級程序員很少，廣大對Windows編程熟悉但對嵌入式開(kāi)發(fā)陌生的普通程序員占據金字塔的底端。

　　若希望在數量龐大的普通程序員中應用μC/OSII，減少Bug產(chǎn)生的來(lái)源，那么對其任務(wù)接口作出簡(jiǎn)化處理是必要的。

2 對μC/OS調度算法的改善　

　　本文參考國內程序員很熟悉的Windows多線(xiàn)程接口，對μC/OS任務(wù)接口做出改進(jìn)，增強易用性和用戶(hù)親和力。本文在任務(wù)創(chuàng )立時(shí)幫助用戶(hù)申請?？臻g，并在初始化用戶(hù)棧時(shí)，將任務(wù)銷(xiāo)毀函數壓入棧中，使其能在用戶(hù)任務(wù)返回時(shí)自動(dòng)調用，自動(dòng)釋放?？臻g，并調用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。

　　增加接口OSNewTaskCreate和OSAutoTaskDel。OSNewTaskCreate用于創(chuàng )建任務(wù)，該函數在系統內核中代替用戶(hù)申請?？臻g，并在初始化棧內容時(shí)壓入OSAutoTaskDel地址。改進(jìn)后的OSNewTaskCreate接口如下:

　　INT8UOSNewTaskCreate（任務(wù)地址pThead,參數pData,棧大小dwStackSize，優(yōu)先級prio）；

　　用戶(hù)傳入需要?？臻g的大?。╠wStackSize）而不是棧地址，如果dwStackSize為零，則?？臻g為系統預設的大小。系統調用OSMemGet在棧內存分區（MemoryPartition）中申請該空間。該棧內存分區在系統初始化時(shí)調用OSMemCreate分配，用來(lái)統一管理所有的用戶(hù)棧。接下來(lái)的步驟和μC/OS完全相同，這里不再詳述。

?？臻g申請了，在哪里釋放呢？可以通過(guò)修改棧初始化函數OSTaskStkInit，把OSAutoTaskDel地址壓入任務(wù)棧中。修改前，OSTaskStkInit形成的棧在x86平臺上的內容如圖1所示。

　　任務(wù)第一次被調度進(jìn)入運行態(tài)時(shí)，系統模仿從中斷返回，會(huì )開(kāi)始執行用戶(hù)任務(wù)[1]。圖1中“任務(wù)開(kāi)始地址”處，理論上應該為任務(wù)的返回地址，但在μC/OSII中，任務(wù)函數必須為無(wú)限循環(huán)結構或自銷(xiāo)毀形式，不能有返回點(diǎn)。因此，僅僅簡(jiǎn)單添入任務(wù)開(kāi)始地址，如果用戶(hù)任務(wù)返回，則會(huì )有不可預料的后果。修改OSTaskStkInit使棧的內容如圖2所示。

此時(shí)，用戶(hù)任務(wù)的棧內容與OSAutoTaskDel函數用pdata作參數調用它的棧內容完全相同。所以在用戶(hù)任務(wù)返回時(shí)，自動(dòng)調用OSAutoTaskDel函數，省去了手工調用OSTaskDel的麻煩。在OSAutoTaskDel中，先釋放?？臻g，之后調用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。

結語(yǔ)

　　本文對μC/OSII中任務(wù)的用戶(hù)接口進(jìn)行了改善，使之更加方便易用、易于維護，并減少了錯誤出現的機會(huì )。通過(guò)以上方法，希望能使μC/OSII為普通嵌入式程序員所接受。

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關(guān)于μC/OS-II系列軟件版權的說(shuō)明

Micrium 公司產(chǎn)品包括μC/OS-II，μC/GUI，uC/FS，μC/TCP-IP，μC/USB等。Micrium 公司提供嵌入式系統應用方面的產(chǎn)品，并對其軟件擁有知識產(chǎn)權。Micrium花費了大量的時(shí)間和財力為嵌入式領(lǐng)域提供高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。所有上述產(chǎn)品都以源代碼的形式提供給客戶(hù)，具有極大的適用性。產(chǎn)品不是免費軟件，也不是開(kāi)放源碼的軟件，因此，不能免費使用，需要清楚的闡明μC/OS-II和系列的軟件不是開(kāi)放源碼的免費軟件，這是和Linux完全不一樣的。

開(kāi)發(fā)和研究者可以通過(guò)購買(mǎi)Micrium公司的Jean先生的μC/OS-II的書(shū)籍，而得到μC/OS-II源代碼,但是僅可以作為個(gè)人和學(xué)校學(xué)習使用，所有和μC/OS-II直接和間接相關(guān)的商業(yè)目的行為，必須購買(mǎi)使用μC/OS-II及系列產(chǎn)品的商業(yè)授權，包括芯片/單板/系統廠(chǎng)家的任何參考設計，教學(xué)設備和最終的產(chǎn)品，如果沒(méi)有得到Micrium公司Jean先生簽字的合法授權都是不合法的使用, 這在μC/OS-II的書(shū)籍Micrium公司(www.micrium.com)和中國代理商-北京麥克泰軟件公司網(wǎng)站（www.bmrtech.com）上面中有明確規定。

Micrium公司其它軟件如μC/GUI，μC/FS，μC/TCP-IP，μC/USB 等的銷(xiāo)售模式與μC/OS-II不同，如果沒(méi)有購買(mǎi)使用授權，完全不可以擁有該源代碼，也不能將源代碼用于產(chǎn)品的設計，培訓，教學(xué)和生產(chǎn)。

μC/OS-II, μC/GUI，μC/FS，μC/TCP-IP，μC/USB 等授權方式有：?jiǎn)蝹€(gè)產(chǎn)品、產(chǎn)品線(xiàn)（系列）、按照CPU 劃分的產(chǎn)品三種形式，μC/OS-KA，μC/OS-VIEW 等工具是按照使用人的數目收取費用的，相對起傳統的RTOS 動(dòng)輒2-3萬(wàn)美圓的開(kāi)發(fā)費用和每塊單板的使用費（根據數量從數百到幾個(gè)美圓），μC/OS-II及系列產(chǎn)品是采用一次性的收費方式，應該只是大約相當于傳統RTOS 的10-20% 的總體費用。

如果您正在將μC/OS-II系列軟件用于您的產(chǎn)品，您需要購買(mǎi)并獲得正式使用授權。

北京麥克泰軟件技術(shù)有限公司