SDLu的uCOS II 入门学习笔记(2)多任务.doc

S.D.Lu的uC/OS II 入门学习笔记(2)：多任务初学者的疑惑对于一个单片机学习者，如果从未接触过嵌入式操作系统，就会觉得它是非常复杂而神秘的。从我个人的经历说起，之前写的所有程序都是在单片机上“裸奔”的。开始学习OS之前，对OS存在几个疑惑：1. 一个CPU如何同时执行多个任务？答：CPU不能同时执行多个任务，甚至不能同时执行两个任务。每一个时刻，CPU只能执行一个任务。2. CPU如何运行多个任务呢？答：CPU是通过分时复用的方法运行多个任务的。也就是把时间切分成一个一个的时间片段，一个时间片段运行一个任务，然后下一个时间片段运行另一个任务。应注意的是，一个时间片段并不一定能完整的运行一个任务，一个任务可能需要若干个时间片段才能从头到尾将代码运行一遍。3. 这些任务是相互独立的吗？如果不是独立的，它们之间又有什么联系？答：这些任务可以是相互独立的，也可以是相互联系的。举两个简单的例子。(1)：假设有两个任务，一个是用P1.0口控制LED闪烁，3次/秒；另一个是用P1.1口控制LED闪烁，2次/秒。那么这两个任务就是相互独立的。(2): 假设有两个任务，一个是测量外部输入的方波信号的频率；另一个是控制一个LCD显示模块，显示该方波信号的频率值。那么这两个任务就是有联系的，它们有公共的资源，即(数据)频率值。当然，这里的例子并不准确，因为这些任务太简单了，完全可以用一个任务来完成，根本不需要OS。这里只是用于说明，两个任务之间存在联系的情况。如果出现多个任务访问同一资源时，比如两个任务都可以对一个变量进行赋值，就会发生冲突。如何解决这些冲突呢？这就是需要OS来进行管理。这只是OS的工作之一，其最重要的工作是进行任务之间的切换。本篇实验将在上一篇的基础上进行，将运行两个任务，每个任务控制一个LED的亮灭。例2-1先修改程序，编译运行。main文件不用修改。增加一个任务Task_LED2()。1.修改app_cfg.h文件增加新增任务Task_LED2的一些设置项定义。这两个设置项将在创建任务的时候使用。2.修改app.h文件在app.h文件声明Task_LED2。3.修改app.c文件a).定义Task_LED2的任务堆栈每个任务必须有任务堆栈，任务堆栈的作用将在后面介绍。b).在app.c中编写Task_LED2任务函数体。c).在Task_LED任务中创建Task_LED2。4.修改led.h文件在led.h中对LED2()进行宏定义。我的板子LED2在PD2上，接法和上一篇的LED1相似。所以宏定义如下：5.修改led.c文件。增加PD口的初始化代码。通过上面的修改，我们在C/OS II中增加了一个任务。编译，下载到板子上运行，两个LED不停的闪烁，一个每秒闪烁1次，另一个每秒闪烁2.5次。本篇实验中虽然有两个任务，但是它们是独立的，它们之间没有公共资源，没有进行任何通信。下面按照修改文件的顺序进行介绍相关细节。步骤1中，定义了任务的优先级别。优先级别是C/OS II进行任务调度的依据，C/OS II总是运行当前就行任务中优先级别最高的任务。优先级数值越小，优先级别越高。步骤1中还定义了任务堆栈的大小。C/OS II中任务的堆栈大小具体多大为宜，目前我未查到相关资料，暂且不讨论。步骤3中定义了任务堆栈。C/OS II进行任务调度时，会从一个任务跳转到另一个任务，任务堆栈就是用于存储跳转断点的。步骤3中，在任务1中创建任务2，这在C/OS II中非常常见。在启动C/OS II之前，往往只创建一个任务，即启动任务，其他任务在启动任务中创建。有些任务会在其他任务中创建。观察两个任务的函数体可知，他们的共同点是，都有一个while(1)死循环。既然都是死循环，那么单片机是如何在这两个任务中跳转的呢？这就是C/OS II操作系统的工作了。OSTimeDlyHMSM()是C/OS II提供的延时函数，但是该函数和我们“裸奔”程序中的延时函数有实质上的区别。在“裸奔”程序中，延时函数一般是通过消耗CPU的时间来实现的。而OSTimeDlyHMSM()在任务中调用的时候，事实上只执行一次，将定时时间设定好之后，延时的任务就交个C/OS II系统了。该函数延时的最小单位是一个系统“心跳”时钟周期。OSTaskCreate()函数的原型如下：第一个参数是一个指向任务的指针，即是一个函数指针。第二个参数是传递给任务的参数，是一个指针，如果要创建的任务有输入参数，可以通过该指针传递。第三个参数在指向任务堆栈栈顶的指针。任务堆栈是一个OS_STK类型的数组，所以该参数是指向OS_STK数据的指针。第四个参数用于指定要创建任务的优先级别。要注意，C/OS II中每个任务的优先级别是唯一的，不能创建相同优先级的任务。对照我们创建的任务Task_LED2的代码：第一个参数是任务任务的名称，即函数名。由于我们的任务没有参数，所以第二个参数为一个空指针。第三个参数传递的是一个地址，该地址是Task_LED2任务堆栈的最后一个元素的地址。(为什么是传递最后一个的地址，而不是第一个的地址呢？这跟处理器的堆栈增长方式有关，要理解这个就要看书了。在此先不细究。)简单的说，在任务创建函数中传递该地址之后，就将该数组与要创建的Task_LED2关联在一起了。第四个