STM32 uC/OS_II 实践 之 任务调度过程理解及查询式事件

/*******************************************************************************
* Function Name : main
* Description : 主函数，对系统以及硬件初始化，建立主函数并开启系统
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
CPU_IntDis(); // 禁止CPU中断 连接到汇编
OSInit(); //uCOS系统初始化
BSP_Init(); // 硬件初始化


OSTaskCreate //建立主任务， 优先级最高 建立这个任务另外一个用途是为了以后使用统计任务
(
(void (*) (void *)) App_TaskStart, //指向任务代码的指针
(void *) 0,//任务开始执行时，传递给任务的参数的指针
(OS_STK *) &App_TaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE - 1], //分配给任务的堆栈的栈顶指针,从(INT8U) APP_TASK_START_PRIO //分配给任务的优先级
);

OSTimeSet(0);
OSStart();

return(0);
}

在开始 uC/OS_II的调度之前，我们需要调用函数OSInit()，他负责建立任务控制块链表，就绪任务表等数据结构，然后初始化全局变量。然后把需要用的外部设备进行初始化，主要是时钟初始化，中断嵌套初始化，端口初始化，调用函数BSP_Init(),uC/OS_II规定在任务调度开始前至少有一个任务已经建立，所以我们建立一个任务APP_TaskStart,并且给这个任务分配优先级以及堆栈等资源这是必须的啦，然后我们用OSTimeSet(0)函数初始化系统的时钟节拍数后，就调用OSStart()函数开始任务调度，任务就会从所有建立的任务里最高优先级开始执行。

大家还记得刚才建立了一个APP_TaskStart任务，在系统开始任务调度的时候，系统里除了默认的优先级最低的空闲任务外只有这一个任务被注册了，自然就会运行这个任务，我们先来看下他的相关源代码来自文件task.c：

/*******************************************************************************
* Function Name : App_TaskStart
* Description : 主任务
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void App_TaskStart(void* p_arg)
{
(void) p_arg;

OS_CPU_SysTickInit(); // 初始化系统心跳

#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
OSStatInit(); // 统计任务初始化函数
#endif

App_TaskCreate(); // 创建新的用户任务

while(1)
{
LED4_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);
LED4_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);
}

}

/*******************************************************************************
* Function Name : App_TaskCreate
* Description : 建立用户任务
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void App_TaskCreate(void)
{
//===================================================================// 测试任务1
OSTaskCreateExt(
Task_Test1,// 指向任务代码的指针，也就是任务函数名
(void *)0,// 任务开始执行时传递给任务的参数
(OS_STK *)&Task_Test1Stk[Task_Test1_STK_SIZE-1]，//分配给任务堆栈的栈顶指针，自顶向下
Task_Test1_PRIO,// 分配给任务的优先级
Task_Test1_PRIO,// 预备给以后版本的标识符，现在同任务优先级
(OS_STK *)&Task_Test1Stk[0], // 指向任务堆栈的栈底指针，用于堆栈的检验
Task_Test1_STK_SIZE, // 指定堆栈的容量，用于堆栈检验
(void *)0, // 指向用户附加数据域的指针，用来扩展任务控制块
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR // 任务选项：使能堆栈检测 和 创建任务时清空堆栈
);
//===================================================================// 测试任务2
OSTaskCreateExt(
Task_Test2,
(void *)0,
(OS_STK *)&Task_Test2Stk[Task_Test2_STK_SIZE-1],
Task_Test2_PRIO,
Task_Test2_PRIO,
(OS_STK *)&Task_Test2Stk[0],
Task_Test2_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR
);
//===================================================================// 测试任务3
OSTaskCreateExt(
Task_Test3,
(void *)0,
(OS_STK *)&Task_Test3Stk[Task_Test3_STK_SIZE-1],
Task_Test3_PRIO,
Task_Test3_PRIO,
(OS_STK *)&Task_Test3Stk[0],
Task_Test3_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR
);
}

同时给出任务的优先级及堆栈大小等信息来自文件app_cfg.h

可以看到，任务APP_TaskStart的优先级最低，所以在这个任务里创建其他的任务的时候他就会被更高优先级的任务把CPU的占有权抢去，在uC/OS_II里每建立一个任务后都会产生一次任务的调度，如果这个建立的任务优先级更高，则系统就会去执行这个刚创立的任务，如果低就只能等着了。所以在建立Task_Test1任务后，就会跳转执行此任务，现在我们来看下这三个测试任务的源代码来自文件app.c

/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test1
* Description : 任务1
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test1(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
if(KEY_WKUP == 0)
{
LED1_HIGH;
}
else
{
LED1_LOW;
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,100); // 延时，为其他低优先级的任务执行留有空间
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test2
* Description : 任务2
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test2(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
LED2_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
LED2_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Task_Test3
* Description : 任务3
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void Task_Test3(void* p_arg)
{
(void) p_arg ;
while(1)
{
LED3_HIGH;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
LED3_LOW;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}

刚才说到哪里了？对，现在开始执行Task_Test1的任务了，很显然，这个任务是对一个按键的检测，检测完成后进入一个100ms的延时函数，在uC/OS_II里延时函数的作用要比以前的大得多，在uC/OS_II里任务中调用了延时函数时，该任务就被退出了任务就绪表，然后调用一次系统调度OS_Sched()，重新寻找最高优先级的任务去执行，这个时候咱们的系统只注册了两个任务，这样就只能继续执行任务APP_TaskStart了，刚才在这个函数里建立第一个测试任务就被抢去了CPU的占用权，现在回来继续创建Task_Test2第二个测试任务，这第二个测试任务优先级也比开始任务高，所以自然的它又被人抢去了CPU的占用权，在第二个测试任务里大家又会看到有延时函数，功能肯定是相同的，以此类推第三个测试任务也就清晰的多了。这时还有一个问题就是延时结束后系统操作，刚才测试任务1进入延时后，不会被系统调用，他的延时变量OSTCBDly是随着系统的心跳进行递减的，如果有两个任务同时在延时中只要他们的任务控制块里的延时变量不是0就会在心跳中断服务函数里减1，等到他被减为0，系统会把这个任务重新放到任务就绪表里，并且运行一次系统调度函数OS_Sched()，通过这种机制来保证系统始终在运行着最高优先级的任务。这样系统的调度问题就解释完了，在后面关于中断和信号量使用时，他们对系统的执行顺序也是有影响的，他们是如何参与到系统的调度里，就看后面的讲解了。

刚才我们说了延时函数的作用，如果我把上面的代码里黄色高亮的部分注视掉会有什么样的效果，结果就是其他的3个任务都无法运行了，系统将一直处理任务Task_Test1，再加入我们如果把黄色高亮部分的延时参数调大一些，调整到1s，结果也不令人满意，虽然我给了提起任务充足的运行时间，但是由于每检测一次我都会等待很长时间，导致我的检测精度大大降低，按键变的极为难用。这时候我们就应该思考，在uC/OS_II这样一个实时的嵌入式操作系统里面，最可怕的就是无目的的等待，所以我们尽量使用中断这样方式去处理接口信息，中断和实时系统是相得益彰的。