51单片机操作系统.doc

嵌入式实时操作系统，可以充分的利用单片机的资源，提高CPU使用效率。操作系统最主要就是实现任务的调度、管理。同时对于实时操作系统来说响应时间很重要。操作系统编写最主要就是用到了堆栈SP于RET指令。这两个东西怎么用呢？其实在我们每次调用函数的时候都会自动将函数的断点地址（执行函数调用时的PC）压入到SP中，而从函数中返回时其实是利用RET指令将断点弹回到PC（程序指针）中。所以利用堆栈和RET指令就可以实现简单的任务的切换。这么说肯定挺模糊的，接下来一步一步解释。首先，要知道任务是一个死循环。如下面所示，可以看出两个任务都是死循环，按照以往的情况，程序是跳不出来的，只能在while（1）中无限执行。那怎么才可以实现从task0到task1的切换呢？ 其实如果我们能够改变PC的值是不是就可以改变程序执行顺序了。任务的调度切换就是利用改变PC的值来改变程序执行顺序的。其次，就是要解决如何实现PC值的正确变换问题，如何让PC指向我们需要执行的地方。这就是通过堆栈来实现的。我们可以为每个任务建立一个堆栈用于保存任务PC的值，以及任务寄存器的值。这样每次进行任务切换时只要从相应的堆栈中取出PC和寄存器的值就可以实现任务的调度了。在程序中于寄存器相关的程序使用在C语言中嵌入汇编来实现的。因为直接使用C语言不能直接控制寄存器。在本程序中，入栈和出栈是通过汇编实现的。一个简单的操作系统如下所示，只能实现简单的任务调度，延时。必须注意，空闲任务（Idle）必须建立，否则会出错。#include#define OSEnterCritical() EA=0#define OSExitCritical() EA=1#define EnterInt() EA=0;#define uint unsigned short int#define uchar unsigned char#define MAX_Tasks 3#define False 0#define Ture 1#define MaxPrio 2#define IdlePrio MaxPrio#define OS_Task_Create_Error 1#define OS_Delet_Task_Error 2#define OS_Delet_Task_Not_Exit 3#define OS_Resume_Idle_Error 4#define OS_Resume_Task_Error 5typedef structuchar OSStackTop; /SPuchar OSSuspend;uchar OSTCBDly; /delay timeOSTCB;uchar code OSMapTbl8=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;OSTCB OSTCBTblMAX_Tasks;volatile uchar OSRdyTbl;volatile uchar OSIntNesting; /用于中断锁死volatile uchar OSSchNesting; /任务切换上锁volatile uchar OSRuning=False;volatile uchar OSStartStackMAX_Tasks20;volatile uchar OSPointMAX_Tasks2;volatile uchar OSPrioCur;/volatile uchar OSTaskPend;OSInit()/uchar i;EA=0;ET0=1;TMOD=0x01;TH0=0xB1;TL0=0xE0;OSRdyTbl=0;OSIntNesting=0;OSSchNesting=0;/PCL，PCH，ACC,B,DPL,DPH,PSW,R0-R7uchar *OSStackInit(uint task,uchar *ptr,uchar OSPrio)uchar* stk;stk=ptr;OSPointOSPrio0=task;OSPointOSPrio1=task8;*(stk+)= OSPointOSPrio0;*(stk+)= OSPointOSPrio1;*(stk+)= 0x00;/ACC*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00;*(stk+)= 0x00; *(stk) = 0x00; return stk;uchar OSTaskCreate(uint task,uchar *ptr,uchar OSPrio)uchar* psp;OSEnterCritical();if(OSPrio=MaxPrio)/创建的任务优先级有效psp=OSStackInit(task,ptr,OSPrio);/初始化堆栈OSRdyTbl|=OSMapTblOSPrio;OSTCBTblOSPrio.OSStackTop=psp;OSTCBTblOSPrio.OSSuspend=0;OSTCBTblOSPrio.OSTCBDly=0;elseOSExitCritical();return OS_Task_Create_Error;OSExitCritical(); /*=任务调度函数入口参数：无函数说明：进入函数后，先进行堆栈保护，然后查找最高优先级任务运行=*/ void OSSchedule()uchar i;OSEnterCritical();#pragma asmPUSH ACCPUSH BPUSH DPHPUSH DPLPUSH PSWPUSH 0PUSH 7PUSH 1PUSH 2PUSH 3PUSH 4PUSH 5PUSH 6#pragma endasmOSTCBTblOSPrioCur.OSStackTop=SP;if(OSRdyTbl)/如果就续表中有任务for(i=0; i=IdlePrio)OSExitCritical();return OS_Delet_Task_Error;if(!(OSRdyTbl & OSMapTblpriority)OSExitCritical();return OS_Delet_Task_Not_Exit;OSRdyTbl &= (OSMapTblpriority);OSExitCritical();if(priority=0)OSRdyTbl |= (OSMapTblpriority);else/返回的任务不存在，返回错误标志OSExitCritical();return OS_Resume_Task_Error;OSExitCritical();if(priorityOSPrioCur)OSSchedule();/*=定时器0用于产生系统时钟，这里每过20ms中断一次。=*/void timer0() interrupt 1uchar i;EA=0;TR0=0;TH0=0xB1;TL0=0xE0;if(OSRuning=Ture)/如果不是第一次调度则保护任务堆栈 ，有部分堆栈进入中断时自动完成/定时器自动保护的堆栈可通过反汇编查看，以此确定堆栈的安排顺序_asm PUSH 1_asm PUSH 2_asm PUSH 3_asm PUSH 4_asm PUSH 5_asm PUSH 6OSTCBTblOSPrioCur.OSStackTop=SP;else/第一次进入则将OSRuning置位OSRuning=Ture;if(OSRuning=Ture)/如在运行，for(i=0;iMAX_Tasks;i+)if(OSRdyTbl & OSMapTbli) & OSTCBTbli.OSTCBDly)/如果任务需要延时，将任务延时参数减一OSTCBTbli.OSTCBDly-;if(OSTCBTbli.OSTCBDly=0)OSTCBTbli.OSSuspend=0;for(i=0;iMAX_Tasks;i+)if(OSRdyTbl & OSMapTbli) & (!OSTCBTbli.OSSuspend)/查找优先级最高的且未挂起的任务OSPrioCur=i;break;SP=OSTCBTblOSPrioCur.OSStackTop;#pragmaasm POP 6; POP 5; POP 4; POP 3; POP 2; POP 1; /* POP 7; POP 0; POP PSW; POP DPH; POP DPL; POP ACC; */#pragma endasmTR0=1;EA=1;void Idle()while(1);void task0()uchar temp=0x01,i;while(1)for(i=0;i8;i+)P1=temp;temp=1;OSDelay(10);temp=0x01;void task1()uchar i=0,j=