实验二 UCOS-II任务管理

1、班 级 学号 姓 名 同组人 实验日期 室温 大气压 成 绩 实验二 UCOS-II任务管理一、实验目的1、掌握UCOS-II中任务管理的函数的应用。2、掌握UCOS-II在STM32平台下对硬件的控制。3、掌握开发UCOS-II应用的程序结构。二、实验步骤1、UCOSII工作原理UCOSII提供系统时钟节拍，实现任务切换和任务延时等功能。这个时钟节拍由OS_TICKS_PER_SEC（在os_cfg.h中定义）设置，一般我们设置UCOSII的系统时钟节拍为1ms100ms。本次实验利用STM32的SYSTICK定时器来提供UCOSII时钟节拍。UCOSII的任何任务都是通过一个叫任务控制块（

2、TCB）的东西来控制的，每个任务管理块有3个最重要的参数：（1）任务函数指针；(2)任务堆栈指针；(3)任务优先级。 在UCOSII中，使用CPU的时候，优先级高（数值小）的任务比优先级低的任务具有优先使用权，即任务就绪表中总是优先级最高的任务获得CPU使用权，只有高优先级的任务让出CPU使用权（比如延时）时，低优先级的任务才能获得CPU使用权。UCOSII不支持多个任务优先级相同，也就是每个任务的优先级必须不一样。任务的调度其实就是CPU运行环境的切换，即：PC指针、SP指针和寄存器组等内容的存取过程 UCOSII的每个任务都是一个死循环。每个任务都处在以下5种状态之一的状态下，这5种状态是

3、：睡眠状态、就绪状态、运行状态、等待状态(等待某一事件发生)和中断服务状态。 睡眠状态，任务在没有被配备任务控制块或被剥夺了任务控制块时的状态。就绪状态，系统为任务配备了任务控制块且在任务就绪表中进行了就绪登记，任务已经准备好了，但由于该任务的优先级比正在运行的任务的优先级低，还暂时不能运行，这时任务的状态叫做就绪状态。 运行状态，该任务获得CPU使用权，并正在运行中，此时的任务状态叫做运行状态等待状态，正在运行的任务，需要等待一段时间或需要等待一个事件发生再运行时，该任务就会把CPU的使用权让给别的任务而使任务进入等待状态。中断服务状态，一个正在运行的任务一旦响应中断申请就会中止运行而去执行

4、中断服务程序，这时任务的状态叫做中断服务状态。UCOSII任务的5个状态转换关系如图所示： 与任务相关的几个函数：1）建立任务函数UCOSII提供了我们2个建立任务的函数：OSTaskCreat和OSTaskCreatExt，我们一般用OSTaskCreat函数来创建任务，该函数原型为：OSTaskCreate(void(*task)(void*pd),void*pdata,OS_STK*ptos,INTU prio) 该函数包括4个参数：task：是指向任务代码的指针；pdata：是任务开始执行时，传递给任务的参数的指针；ptos：是分配给任务的堆栈的栈顶指针；prio是分配给任务的优先级。

5、 每个任务都有自己的堆栈，堆栈必须申明为OS_STK类型，并且由连续的内存空间组成。可以静态分配堆栈空间，也可以动态分配堆栈空间。OSTaskCreatExt也可以用来创建任务。2）任务删除函数任务删除，就是把任务置于睡眠状态，并不是把任务代码给删除了。UCOSII提供的任务删除函数原型为：INT8U OSTaskDel(INT8U prio) 其中参数prio就是我们要删除的任务的优先级。故该函数是通过任务优先级来实现任务删除的。3）请求任务删除函数 必须确保被删除任务的资源被释放的前提下才能将其删除，所以我们通过向被删除任务发送删除请求，来实现任务释放自身占用资源后再删除。UCOSII提供

6、的请求删除任务函数原型为：INT8U OSTaskDelReq(INT8U prio)同样还是通过优先级来确定被请求删除任务。4）改变任务的优先级函数 UCOSII在建立任务时，会分配给任务一个优先级，但是这个优先级并不是一成不变的，而是可以通过调用UCOSII提供的函数修改。UCOSII提供的任务优先级修改函数原型为：INT8U OSTaskChangePrio(INT8U oldprio,INT8U newprio)。5）任务挂起函数任务挂起和任务删除有点类似，但是又有区别，任务挂起只是将被挂起任务的就绪标志删除，并做任务挂起记录，并没有将任务控制块任务控制块链表里面删除，也不需要释放其资

7、源，而任务删除则必须先释放被删除任务的资源，并将被删除任务的任务控制块也给删了。被挂起的任务，在恢复（解挂）后可以继续运行。UCOSII提供的任务挂起函数原型为：INT8U OSTaskSuspend(INT8U prio) 6）任务恢复函数有任务挂起函数，就有任务恢复函数，通过该函数将被挂起的任务恢复，让调度器能够重新调度该函数。UCOSII提供的任务恢复函数原型为：INT8U OSTaskResume(INT8U prio)三、实验内容在UCOSII里面创建3个任务：开始任务、LED0任务和LED1任务，开始任务用于创建其他（LED0和LED1）任务，之后挂起；LED0任务用于控制DS0

8、的亮灭，DS0每秒钟亮80ms；LED1任务用于控制DS1的亮灭，DS1亮300ms，灭300ms，依次循环。所要用到的硬件资源如下：1)指示灯DS0 、DS1 的硬件电路图如图 其中PWR是系统电源指示灯，为蓝色。LED0和LED1分别接在PB5和PE5上。为了方便大家判断，我们选择了DS0为红色的LED，DS1为绿色的LED。2）软件参数设置 在os_cfg.h里面定义OS_TICKS_PER_SEC=200，也就是设置UCOSII的时钟节拍为5ms。OS_MAX_TASKS = 10，也就是最多10个任务（包括空闲任务和统计任务在内）。前面提到，我们需要在sys.h里面设置SYSTEM_

9、SUPPORT_UCOS为1，以支持UCOSII，通过这个设置，不仅可以实现利用delay_init来初始化SYSTICK，产生UCOSII的系统时钟节拍，还可以让delay_us和delay_ms函数在UCOSII下能够正常使用，这使得我们之前的代码可以十分方便的移植到UCOSII下。虽然UCOSII也提供了延时函数：OSTimeDly和OSTimeDLyHMSM，但是这两个函数的最少延时单位只能是1个UCOSII时钟节拍，在本次实验中，即5ms，显然不能实现us级的延时，而us级的延时在很多时候非常有用：比如IIC模拟时序，DS18B20等单总线器件操作等。而通过delay_us和dela

10、y_ms，则可以方便的提供us和ms的延时服务，这比UCOSII本身提供的延时函数更好用。在设置SYSTEM_SUPPORT_UCOS为1之后，UCOSII的时钟节拍由SYSTICK的中断服务函数提供，该部分代码如下：systick中断服务函数,使用ucos时用到void SysTick_Handler(void) OSIntEnter();/进入中断OSTimeTick(); /调用ucos的时钟服务程序OSIntExit(); /触发任务切换软中断 以上代码，其中OSIntEnter是进入中断服务函数，用来记录中断嵌套层数（OSIntNesting增加1）；OSTimeTick是系统时钟节

11、拍服务函数，在每个时钟节拍了解每个任务的延时状态，使已经到达延时时限的非挂起任务进入就绪状态；OSIntExit是退出中断服务函数，该函数可能触发一次任务切换（当OSIntNesting=0&&调度器未上锁&&就绪表最高优先级任务！=被中断的任务优先级时），否则继续返回原来的任务执行代码（如果OSIntNesting不为0，则减1）。 事实上，任何中断服务函数，都应该加上OSIntEnter和OSIntExit函数，这是因为UCOSII是一个可剥夺型的内核，中断服务子程序运行之后，系统会根据情况进行一次任务调度去运行优先级别最高的就绪任务，而并不一定接着运行被中

12、断的任务！ 最后，打开test.c，输入如下代码： #include "sys.h" #include "usart.h" #include "delay.h" #include "led.h" #include "includes.h" /UCOSII任务设/ /START 任务 /设置任务优先级 #define START_TASK_PRIO 10 /开始任务的优先级设置为最低 /设置任务堆栈大小 #define START_STK_SIZE 64 /任务堆栈 OS_STK START_TA

13、SK_STKSTART_STK_SIZE; /任务函数 void start_task(void *pdata); /LED0任务 /设置任务优先级 #define LED0_TASK_PRIO 7 /设置任务堆栈大小 #define LED0_STK_SIZE 64 /任务堆栈 OS_STK LED0_TASK_STKLED0_STK_SIZE; /任务函数 void led0_task(void *pdata); /LED1任务 /设置任务优先级 #define LED1_TASK_PRIO 6 /设置任务堆栈大小 #define LED1_STK_SIZE 64 /任务堆栈 OS_STK

14、 LED1_TASK_STKLED1_STK_SIZE; /任务函数 void led1_task(void *pdata); int main(void) Stm32_Clock_Init(9); /系统时钟设置 delay_init(72); /延时初始化 LED_Init(); LED_Init(); /初始化与LED连接的硬件接口 OSInit(); OSTaskCreate(start_task, (void *)0, (OS_STK *)&START_TASK_STKSTART_STK_SIZE-1, START_TASK_PRIO );/创建起始任务 OSStart();

15、 /开始任务 void start_task(void *pdata) OS_CPU_SR cpu_sr=0; pdata = pdata; OS_ENTER_CRITICAL(); /进入临界区(无法被中断打断) OSTaskCreate(led0_task, (void *)0, (OS_STK*)&LED0_TASK_STKLED0_STK_SIZE-1, LED0_TASK_PRIO); OSTaskCreate(led1_task, (void *)0, (OS_STK*)&LED1_TASK_STKLED1_STK_SIZE-1, LED1_TASK_PRIO);

16、OSTaskSuspend(START_TASK_PRIO); /挂起起始任务. OS_EXIT_CRITICAL(); /退出临界区(可以被中断打断) /LED0任务 void led0_task(void *pdata) while(1) LED0=0; delay_ms(80); LED0=1; delay_ms(920); ; /LED1任务 void led1_task(void *pdata) while(1) LED1=0; delay_ms(300); LED1=1; delay_ms(300); ; 该部分代码我们创建了3个任务：start_task、led0_task和le

17、d1_task，优先级分别是10、7和6，堆栈大小都是64（注意OS_STK为32位数据）。我们在main函数只创建了start_task一个任务，然后在start_task再创建另外两个任务，在创建之后将自身（start_task）挂起。这里，我们单独创建start_task，是为了提供一个单一任务，实现应用程序开始运行之前的准备工作。 在应用程序中经常有一些代码段必须不受任何干扰地连续运行，这样的代码段叫做临界段。因此，为了使临界段在运行时不受中断所打断，在临界段代码前必须用关中断指令使CPU屏蔽中断请求，而在临界段代码后必须用开中断指令解除屏蔽使得CPU可以响应中断请求。UCOSII提供OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL两个宏来实现，这两个宏需要在移植UCOSII的时候实现，采用OS_CRITICAL_METHOD为3来实现这两个宏。因为临界段代码不能被中断，将严重影响系统的实时性，所以临界段代码越短越好！在start_task任务中，我们在创建led0_task和led1_task的