建立一个AVR单片机RTOS(7)—占先式内核(只带延时服务)
Preemptive Multitasking
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/201612/325278.htm当大家理解时间片轮番调度法的任务调度方式后,占先式的内核的原理,已经伸手可及了。
先想想,占先式内核是在什么地方实现任务调度的呢?对了,它在可以在任务中进行调度,这个在协作式的内核中已经做到了;同时,它也可以在中断结束后进行调度,这个问题,已经在时间片轮番调度法中已经做到了。
由于中断是可以嵌套的,只有当各层嵌套中要求调度,并且中断嵌套返回到最初进入的中断的那一层时,才能进行任务调度。
#include <avr/io.h>
#include
#include
unsigned char Stack[400];
register unsigned char OSRdyTbl asm("r2"); //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在运行的任务
register unsigned char IntNum asm("r4"); //中断嵌套计数器
//只有当中断嵌套数为0,并且有中断要求时,才能在退出中断时,进行任务调度
register unsigned char OSCoreState asm("r16"); //系统核心标志位,R16编译器没有使用
//只有大于R15的寄存器才能直接赋值例LDI R16,0x01
//0x01正在任务切换0x02有中断要求切换
#define OS_TASKS 3 //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock
{
unsigned int OSTaskStackTop; //保存任务的堆栈顶
unsigned int OSWaitTick; //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];
//防止被编译器占用
//register unsigned char tempR4 asm("r4");
register unsigned char tempR5 asm("r5");
register unsigned char tempR6 asm("r6");
register unsigned char tempR7 asm("r7");
register unsigned char tempR8 asm("r8");
register unsigned char tempR9 asm("r9");
register unsigned char tempR10 asm("r10");
register unsigned char tempR11 asm("r11");
register unsigned char tempR12 asm("r12");
register unsigned char tempR13 asm("r13");
register unsigned char tempR14 asm("r14");
register unsigned char tempR15 asm("r15");
//register unsigned char tempR16 asm("r16");
register unsigned char tempR16 asm("r17");
//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
unsigned char i;
*Stack--=(unsigned int)Task>>8; //将任务的地址高位压入堆栈,
*Stack--=(unsigned int)Task; //将任务的地址低位压入堆栈,
*Stack--=0x00; //R1 __zero_reg__
*Stack--=0x00; //R0 __tmp_reg__
*Stack--=0x80;
//SREG在任务中,开启全局中断
for(i=0;i<14;i++) //在avr-libc中的FAQ中的What registers are used by the C compiler?
*Stack--=i; //描述了寄存器的作用
TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //将人工堆栈的栈顶,保存到堆栈的数组中
OSRdyTbl|=0x01<
}
//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始
void OSStartTask()
{
OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
__asm__ __volatile__( "reti" "nt" );
}
//进行任务调度
void OSSched(void)
{
__asm__ __volatile__("LDI R16,0x01 nt");
//清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位
__asm__ __volatile__("SEI nt");
//开中断,因为如果因中断在任务调度中进行,要重新进行调度时,已经关中断
//根据中断时保存寄存器的次序入栈,模拟一次中断后,入栈的情况
__asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__ nt"); //R1
__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt"); //R0
__asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ nt"); //保存状态寄存器SREG
__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt");
__asm__ __volatile__("CLR __zero_reg__ nt"); //R0重新清零
__asm__ __volatile__("PUSH R18 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R19 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R20 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R21 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R22 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R23 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R24 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R25 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R26 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R27 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R30 nt");
__asm__ __volatile__("PUSH R31 nt");
__asm__ __volatile__("Int_OSSched: nt"); //当中断要求调度,直接进入这里
__asm__ __volatile__("SEI nt");
//开中断,因为如果因中断在任务调度中进行,已经关中断
__asm__ __volatile__("PUSH R28 nt"); //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
__asm__ __volatile__("PUSH R29 nt"); //入栈完成
TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP; //将正在运行的任务的堆栈底保存
unsigned char OSNextTaskPrio; //在现有堆栈上开设新的空间
for (OSNextTaskPrio = 0; //进行任务调度
OSNextTaskPrio < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<
OSNextTaskPrio++);
OSTaskRunningPrio = OSNextTaskPrio ;
cli(); //保护堆栈转换
SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;
sei();
//根据中断时的出栈次序
__asm__ __volatile__("POP R29 nt");
__asm__ __volatile__("POP R28 nt");
__asm__ __volatile__("POP R31 nt");
__asm__ __volatile__("POP R30 nt");
__asm__ __volatile__("POP R27 nt");
__asm__ __volatile__("POP R26 nt");
__asm__ __volatile__("POP R25 nt");
__asm__ __volatile__("POP R24 nt");
__asm__ __volatile__("POP R23 nt");
__asm__ __volatile__("POP R22 nt");
__asm__ __volatile__("POP R21 nt");
__asm__ __volatile__("POP R20 nt");
__asm__ __volatile__("POP R19 nt");
__asm__ __volatile__("POP R18 nt");
__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //SERG出栈并恢复
__asm__ __volatile__("OUT __SREG__,__tmp_reg__ nt"); //
__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //R0出栈
__asm__ __volatile__("POP __zero_reg__ nt"); //R1出栈
//中断时出栈完成
__asm__ __volatile__("CLI nt"); //关中断
__asm__ __volatile__("SBRC R16,1 nt"); //SBRC当寄存器位为0刚跳过下一条指令
//检查是在调度时,是否有中断要求任务调度0x02是中断要求调度的标志位
__asm__ __volatile__("RJMP OSSched nt"); //重新调度
__asm__ __volatile__("LDI R16,0x00 nt");
//清除中断要求任务切换的标志位,清除正在任务切换标志位
__asm__ __volatile__("RETI nt"); //返回并开中断
}
//从中断退出并进行调度
void IntSwitch(void)
{
//当中断无嵌套,并且没有在切换任务的过程中,直接进行任务切换
if(OSCoreState == 0x02 && IntNum==0)
{
//进入中断时,已经保存了SREG和R0,R1,R18~R27,R30,R31
__asm__ __volatile__("POP R31 nt"); //去除因调用子程序而入栈的PC
__asm__ __volatile__("POP R31 nt");
__asm__ __volatile__("LDI R16,0x01 nt");
//清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位
__asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched nt"); //重新调度
}
}
//任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
if(ticks) //当延时有效
{
OSRdyTbl &= ~(0x01<
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched(); //从新调度
}
}
void TCN0Init(void) //计时器0
{
TCCR0 = 0;
TCCR0 |= (1<
TIMSK |= (1<
TCNT0 = 100; //置计数起始值
}
SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
IntNum++; //中断嵌套+1
sei(); //在中断中,重开中断
unsigned char i,j=0;
for(i=0;i
{
if(TCB[i].OSWaitTick)
{
TCB[i].OSWaitTick--;
if(TCB[i].OSWaitTick==0) //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
{
OSRdyTbl |= (0x01<
OSCoreState|=0x02; //要求任务切换的标志位
}
}
}
TCNT0=100;
cli();
IntNum--; //中断嵌套-1
IntSwitch(); //进行任务调度
}
void Task0()
{
unsigned int j=0;
while(1)
{
PORTB=j++;
OSTimeDly(50);
}
}
void Task1()
{
unsigned int j=0;
while(1)
{
PORTC=j++;
OSTimeDly(20);
}
}
void Task2()
{
unsigned int j=0;
while(1)
{
PORTD=j++;
OSTimeDly(5);
}
}
void TaskScheduler()
{
OSSched();
while(1)
{
//OSSched(); //反复进行调度
}
}
int main(void)
{
TCN0Init();
OSRdyTbl=0;
IntNum=0;
OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);
OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);
OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);
OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);
OSStartTask();
}
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