開(kāi)發(fā)51單片機操作系統應注意的問(wèn)題

(1)操作系統軟件的代碼不能太長(cháng)

因為51系列單片機的系統硬件資源相對匱乏，如果操作系統的代碼比應用程序的代碼還大,甚至使得用戶(hù)的應用程序要考慮給操作系統讓出資源，這樣的操作系統即使功能再完善，也不實(shí)用?，F在流行的嵌入式操作系統就不能應用于51系列單片機，原因是代碼太大。開(kāi)發(fā)一個(gè)5000行的基于裸機的應用程序也就是占用 7~8KB ROM空間，一個(gè)操作系統用掉了幾十KB，占空間不算，實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢恐怕也沒(méi)了(執行這么多的指令要時(shí)間)。所以，μCOS的作者也不支持將他的代碼移植到51系列單片機上，這也就不奇怪了。

(2)操作系統不能占用太多的片內RAM空間

51系列單片機只有128個(gè)或者256個(gè)字節的片內RAM空間，稍微不注意就用完了。如果操作系統把片內的RAM使用得所剩無(wú)幾，那用戶(hù)的應用程序用什么? 如果說(shuō)用戶(hù)的程序可以把變量定義在片外RAM中的話(huà)，那么系統的硬件堆棧放在哪? 眾所周知，51系列單片機的硬件堆棧不能放在片外，所以要在51系列單片機上開(kāi)發(fā)操作系統的話(huà)就要少用它的片內RAM。但是不用片內RAM是辦不到的，因為操作系統也要傳遞參數，也要使用堆棧。C51單片機的C函數傳遞參數是通過(guò)寄存器和存儲器的,不能通過(guò)堆棧。但是可以通過(guò)一些措施使得操作系統代碼少用片內RAM。

(3)解決好函數的重入問(wèn)題

開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)占先式的操作系統，可重入函數是非用不可的?？芍厝牒瘮悼梢员灰粋€(gè)以上的任務(wù)調用，而不必擔心數據被破壞?？芍厝牒瘮等魏螘r(shí)候都可以被中斷，一段時(shí)間后又可以運行，而應用數據不會(huì )丟失。使得函數具有可重入性必須使得函數能夠滿(mǎn)足下列三個(gè)條件之一：

① 不使用共享資源;

② 在使用共享資源時(shí)關(guān)中斷，使用完畢后再開(kāi)中斷;

③ 在使用共享資源時(shí)申請信號量，使用完后釋放信號量。

這些條件在標準C中編程很容易實(shí)現，但是在Keil C51中就比較麻煩。因為標準C是把局部變量分配到用戶(hù)堆棧中(動(dòng)態(tài)分配)，而Keil C51將局部變量分配到寄存器或內存固定地址(靜態(tài)分配)，并通過(guò)變量覆蓋分析的方法，使多個(gè)函數的局部變量使用相同的內存地址以減少內存占用。在 Keil C51中，如果局部變量分配在寄存器中還好些，如果局部變量分配在內存中就比較麻煩。

(4)堆棧的分配問(wèn)題

占先式操作系統的主要任務(wù)就是進(jìn)行任務(wù)的調度，通過(guò)對任務(wù)的實(shí)時(shí)調度來(lái)完成系統的功能。任務(wù)調度過(guò)程中，不可避免的發(fā)生任務(wù)對系統資源的搶占問(wèn)題，因為系統中 CPU只有一個(gè)，而每個(gè)任務(wù)都認為自己是CPU的絕對占用者，每一個(gè)任務(wù)都是一個(gè)死循環(huán)。任務(wù)間進(jìn)行切換的依據就是各自的優(yōu)先級，一個(gè)高優(yōu)先級的任務(wù)可以通過(guò)任務(wù)調度函數或者中斷退出函數等來(lái)中止正在運行的任務(wù)。被中斷的任務(wù)只有自己的優(yōu)先級在當前就緒任務(wù)表中最高時(shí)，才能從被中斷處繼續運行。這就需要為每個(gè)任務(wù)分配任務(wù)堆棧，來(lái)保存任務(wù)的環(huán)境變量。由于每個(gè)任務(wù)在不同時(shí)刻被中斷時(shí)需要保存的環(huán)境變量數目不同，所以任務(wù)堆?？臻g的分配問(wèn)題也是一門(mén)學(xué)問(wèn)。