建立一個(gè) AVR的RTOS（4）—只有延時(shí)服務(wù)的協(xié)作式的內核

Cooperative Multitasking

前后臺系統，協(xié)作式內核系統，與占先式內核系統，有什么不同呢？

記得在21IC上看過(guò)這樣的比喻,“你(小工)在用廁所，經(jīng)理在外面排第一，老板在外面排第二。如果是前后臺，不管是誰(shuí)，都必須按排隊的次序使用廁所；如果是協(xié)作式，那么可以等你用完廁所，老板就要比經(jīng)理先進(jìn)入；如果是占先式，只要有更高級的人在外面等，那么廁所里無(wú)論是誰(shuí)，都要第一時(shí)間讓出來(lái)，讓最高級別的人先用。”

#include <avr/io.h>

#include

#include

unsigned char Stack[200];

register unsigned char OSRdyTbl asm("r2"); //任務(wù)運行就緒表

register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在運行的任務(wù)

#define OS_TASKS 3 //設定運行任務(wù)的數量

struct TaskCtrBlock //任務(wù)控制塊

{

unsigned int OSTaskStackTop; //保存任務(wù)的堆棧頂

unsigned int OSWaitTick; //任務(wù)延時(shí)時(shí)鐘

} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被編譯器占用

register unsigned char tempR4 asm("r4");

register unsigned char tempR5 asm("r5");

register unsigned char tempR6 asm("r6");

register unsigned char tempR7 asm("r7");

register unsigned char tempR8 asm("r8");

register unsigned char tempR9 asm("r9");

register unsigned char tempR10 asm("r10");

register unsigned char tempR11 asm("r11");

register unsigned char tempR12 asm("r12");

register unsigned char tempR13 asm("r13");

register unsigned char tempR14 asm("r14");

register unsigned char tempR15 asm("r15");

register unsigned char tempR16 asm("r16");

register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任務(wù)

void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)

{

unsigned char i;

*Stack--=(unsigned int)Task>>8; //將任務(wù)的地址高位壓入堆棧，

*Stack--=(unsigned int)Task; //將任務(wù)的地址低位壓入堆棧，

*Stack--=0x00; //R1 __zero_reg__

*Stack--=0x00; //R0 __tmp_reg__

*Stack--=0x80; //SREG在任務(wù)中，開(kāi)啟全局中斷

for(i=0;i<14;i++) //在avr-libc中的FAQ中的What registers are used by the C compiler?

*Stack--=i; //描述了寄存器的作用

TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //將人工堆棧的棧頂，保存到堆棧的數組中

OSRdyTbl|=0x01<

}

//開(kāi)始任務(wù)調度,從最低優(yōu)先級的任務(wù)的開(kāi)始

void OSStartTask()

{

OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;

SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;

__asm__ __volatile__( "reti" "nt" );

}

//進(jìn)行任務(wù)調度

void OSSched(void)

{

//根據中斷時(shí)保存寄存器的次序入棧，模擬一次中斷后，入棧的情況

__asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__ nt"); //R1

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt"); //R0

__asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ nt"); //保存狀態(tài)寄存器SREG

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt");

__asm__ __volatile__("CLR __zero_reg__ nt"); //R0重新清零

__asm__ __volatile__("PUSH R18 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R19 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R20 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R21 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R22 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R23 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R24 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R25 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R26 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R27 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R30 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R31 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R28 nt"); //R28與R29用于建立在堆棧上的指針

__asm__ __volatile__("PUSH R29 nt"); //入棧完成

TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP; //將正在運行的任務(wù)的堆棧底保存

unsigned char OSNextTaskID; //在現有堆棧上開(kāi)設新的空間

for (OSNextTaskID = 0; //進(jìn)行任務(wù)調度

OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<

OSNextTaskID++);

OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;

cli(); //保護堆棧轉換

SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;

sei();

//根據中斷時(shí)的出棧次序

__asm__ __volatile__("POP R29 nt");

__asm__ __volatile__("POP R28 nt");

__asm__ __volatile__("POP R31 nt");

__asm__ __volatile__("POP R30 nt");

__asm__ __volatile__("POP R27 nt");

__asm__ __volatile__("POP R26 nt");

__asm__ __volatile__("POP R25 nt");

__asm__ __volatile__("POP R24 nt");

__asm__ __volatile__("POP R23 nt");

__asm__ __volatile__("POP R22 nt");

__asm__ __volatile__("POP R21 nt");

__asm__ __volatile__("POP R20 nt");

__asm__ __volatile__("POP R19 nt");

__asm__ __volatile__("POP R18 nt");

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //SERG出棧并恢復

__asm__ __volatile__("OUT __SREG__,__tmp_reg__ nt"); //

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //R0出棧

__asm__ __volatile__("POP __zero_reg__ nt"); //R1出棧

//中斷時(shí)出棧完成

}

void OSTimeDly(unsigned int ticks)

{

if(ticks) //當延時(shí)有效

{

OSRdyTbl &= ~(0x01<

TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;

OSSched(); //從新調度

}

}

void TCN0Init(void) //計時(shí)器0

{

TCCR0 = 0;

TCCR0 |= (1<

TIMSK |= (1<

TCNT0 = 100; //置計數起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)

{

unsigned char i;

for(i=0;i

{

if(TCB[i].OSWaitTick)

{

TCB[i].OSWaitTick--;

if(TCB[i].OSWaitTick==0) //當任務(wù)時(shí)鐘到時(shí),必須是由定時(shí)器減時(shí)的才行

{

OSRdyTbl |= (0x01<

}

}

}

TCNT0=100;

}

void Task0()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTB=j++;

OSTimeDly(2);

}

}

void Task1()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTC=j++;

OSTimeDly(4);

}

}

void Task2()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTD=j++;

OSTimeDly(8);

}

}

void TaskScheduler()

{

while(1)

{

OSSched(); //反復進(jìn)行調度

}

}

int main(void)

{

TCN0Init();

OSRdyTbl=0;

OSTaskRunningPrio=0;

OSTaskCreate(Task0,&Stack[49],0);

OSTaskCreate(Task1,&Stack[99],1);

OSTaskCreate(Task2,&Stack[149],2);

OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[199],OS_TASKS);

OSStartTask();

}

在上面的例子中，一切變得很簡(jiǎn)單，三個(gè)正在運行的主任務(wù)，都通過(guò)延時(shí)服務(wù)，主動(dòng)放棄對CPU的控制權。

在時(shí)間中斷中，對各個(gè)任務(wù)的的延時(shí)進(jìn)行計時(shí)，如果某個(gè)任務(wù)的延時(shí)結束，將任務(wù)重新在就緒表中置位。

最低級的系統任務(wù)TaskScheduler()，在三個(gè)主任務(wù)在放棄對CPU的控制權后開(kāi)始不斷地進(jìn)行調度。如果某個(gè)任務(wù)在就緒表中置位，通過(guò)調度，進(jìn)入最高級別的任務(wù)中繼續運行。