打造自己的RTOS

cool_hawk · 发表于 2007-9-20 01:31:27

写的不错~~本人正在学习中~~有兴趣的顶下~`我将继续补发后面的~~~

第一篇：函数的运行
                              第一篇：函数的运行

在一般的单片机系统中，是以前后台的方式(大循环+中断)来处理数据和作出反应的。
例子如下:

makefile的设定:运行WinAvr中的Mfile，设定如下
MCU Type: mega8
Optimization level: s
Debug format :AVR-COFF
C/C++ source file: 选译要编译的C文件

#include <avr/io.h>
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8);
  }
}

int main(void)
{
  fun1();
}

首先，提出一个问题：如果要调用一个函数，真是只能以上面的方式进行吗？
相信学习过C语言的各位会回答，No!我们还有一种方式，就是“用函数指针变量调用函数”，如果大家都和我一样，当初的教科书是谭浩强先生的《C程序设计》的话，请找回书的第9.5节。

例子：用函数指针变量调用函数

#include <avr/io.h>
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8);
  }
}
void (*pfun)();  //指向函数的指针

int main(void)
{

  pfun=fun1; //
  (*pfun)(); //运行指针所指向的函数
}

   第二种，是“把指向函数的指针变量作函数参数”

#include <avr/io.h>
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8);
  }
}

void RunFun(void (*pfun)())  //获得了要传递的函数的地址
{
  (*pfun)();                //在RunFun中，运行指针所指向的函数
}

int main(void)
{
RunFun(fun1);          //将函数的指针作为变量传递

}

看到上面的两种方式，很多人可能会说，“这的确不错”，但是这样与我们想要的RTOS，有什么关系呢？各位请细心向下看。

以下是GCC对上面的代码的编译的情况：

对main()中的RunFun(fun1); 的编译如下
  ldi r24,lo8(pm(fun1))
  ldi r25,hi8(pm(fun1))
  rcall RunFun

对void RunFun(void (*pfun)())的编译如下
            /*void RunFun(void (*pfun)())*/
            /*(*pfun)();*/
.LM6:
  movw r30,r24
  icall
  ret

在调用void RunFun(void (*pfun)())的时候，的确可以把fun1的地址通过r24和r25传递给RunFun()。但是，RTOS如何才能有效地利用函数的地址呢？

-------------第二篇：人工堆栈

在单片机的指令集中，一类指令是专门与堆栈和PC指针打道的，它们是
rcall 相对调用子程序指令
icall 间接调用子程序指令
ret    子程序返回指令
reti 中断返回指令

对于ret和reti，它们都可以将堆栈栈顶的两个字节被弹出来送入程序计数器PC中，一般用来从子程序或中断中退出。其中reti还可以在退出中断时，重开全局中断使能。
有了这个基础，就可以建立我们的人工堆栈了。
例：
#include <avr/io.h>
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8);
  }
}

unsigned char Stack[100]; //建立一个100字节的人工堆栈

void RunFunInNewStack(void (*pfun)(),unsigned char *pStack)
{
  *pStack--=(unsigned int)pfun>>8; //将函数的地址高位压入堆栈，
  *pStack--=(unsigned int)pfun;       //将函数的地址低位压入堆栈，
  SP=pStack;                         //将堆栈指针指向人工堆栈的栈顶
  __asm__ __volatile__("RET \n\t"); //返回并开中断,开始运行fun1()

}

int main(void)
{
RunFunInNewStack(fun1,&Stack[99]);
}
   RunFunInNewStack(),将指向函数的指针的值保存到一个unsigned  char的数组Stack中，作为人工堆栈。并且将栈顶的数值传递组堆栈指针SP,因此当用"ret"返回时，从SP中恢复到PC中的值，就变为了指向fun1()的地址，开始运行fun1().

上面例子中在RunFunInNewStack()的最后一句嵌入了汇编代码 "ret",实际上是可以去除的。因为在RunFunInNewStack()返回时，编译器已经会加上"ret"。我特意写出来，是为了让大家看到用"ret"作为返回后运行fun1()的过程。

第三篇：GCC中对寄存器的分配与使用

在很多用于AVR的RTOS中，都会有任务调度时，插入以下的语句：

入栈：
__asm__ __volatile__("PUSH R0  \n\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R1  \n\t");
......
__asm__ __volatile__("PUSH R31 \n\t");

出栈
__asm__ __volatile__("POP  R31 \n\t");
......
__asm__ __volatile__("POP  R1  \n\t");
__asm__ __volatile__("POP  R0  \n\t");

通常大家都会认为，在任务调度开始时，当然要将所有的通用寄存器都保存，并且还应该保存程序状态寄存器SREG。然后再根据相反的次序，将新任务的寄存器的内容恢复。

但是，事实真的是这样吗？如果大家看过陈明计先生写的small rots51,就会发现，它所保存的通用寄存器不过是4组通用寄存器中的1组。

在Win AVR中的帮助文件 avr-libc Manual中的Related Pages中的Frequently Asked Questions,其实有一个问题是"What registers are used by the C compiler?"  回答了编译器所需要占用的寄存器。一般情况下，编译器会先用到以下寄存器
1 Call-used registers (r18-r27, r30-r31): 调用函数时作为参数传递，也就是用得最多的寄存器。

2 Call-saved registers (r2-r17, r28-r29): 调用函数时作为结果传递,当中的r28和r29可能会被作为指向堆栈上的变量的指针。

3 Fixed registers (r0, r1): 固定作用。r0用于存放临时数据，r1用于存放0。


还有另一个问题是"How to permanently bind a variable to a register?",是将变量绑定到通用寄存器的方法。而且我发现，如果将某个寄存器定义为变量，编译器就会不将该寄存器分配作其它用途。这对RTOS是很重要的。

在"Inline Asm"中的"C Names Used in Assembler Code"明确表示,如果将太多的通用寄存器定义为变量，刚在编译的过程中，被定义的变量依然可能被编译器占用。

大家可以比较以下两个例子，看看编译器产生的代码：(在*.lst文件中)

第一个例子：没有定义通用寄存器为变量

#include <avr/io.h>

unsigned char add(unsigned char b,unsigned char c,unsigned char d)
{
return b+c*d;
}

int main(void)
{
  unsigned char a=0;
  while(1)
  {
a++;
PORTB=add(a,a,a);
  }
}

在本例中，"add(a,a,a);"被编译如下:
mov r20,r28
mov r22,r28
mov r24,r28
rcall add

第二个例子：定义通用寄存器为变量

#include <avr/io.h>

unsigned char add(unsigned char b,unsigned char c,unsigned char d)
{
return b+c*d;
}

register unsigned char a asm("r20");  //将r20定义为变量a

int main(void)
{

while(1)
{
   a++;
      PORTB=add(a,a,a);
}
}

在本例中，"add(a,a,a);"被编译如下:
mov r22,r20
mov r24,r20
rcall add

当然，在上面两个例子中，有部份代码被编译器优化了。

通过反复测试，发现编译器一般使用如下寄存器:
第1类寄存器，第2类寄存器的r28,r29,第3类寄存器

如在中断函数中有调用基它函数，刚会在进入中断后，固定地将第1类寄存器和第3类寄存器入栈，在退出中断又将它们出栈。

-------------未完待续-----------------------------------

elec2000 · 发表于 2007-9-20 07:13:37

ding

armok · 发表于 2007-9-20 07:56:15

楼主的头像很有个性啊。

shaoshunda · 发表于 2007-9-20 09:12:28

顶！！！！

figoxwm · 发表于 2007-9-20 10:10:53

这个....不是早发过了吗?我还以为又有新的呢,还加裤子了?

kaiwenavr · 发表于 2007-9-20 10:15:13

顶,学习中.

c51avr · 发表于 2007-9-20 10:21:15

顶，搂主坚持发呀

colinh · 发表于 2007-9-20 13:23:41

楼主，抓紧时间，发啊~~~~~~~~

cool_hawk · 发表于 2007-9-20 15:14:10

呵呵~`转发别人的~`不过能学到东西就好~~~

cool_hawk · 发表于 2007-9-20 16:47:51

第四篇：只有延时服务的协作式的内核  Cooperative Multitasking
前后台系统，协作式内核系统，与占先式内核系统，有什么不同呢?
记得在21IC上看过这样的比喻,“你(小工)在用厕所，经理在外面排第一，老板在外面排第二。如果是前后台，不管是谁，都必须按排队的次序使用厕所；如果是协作式，那么可以等你用完厕所，老板就要比经理先进入；如果是占先式，只要有更高级的人在外面等，那么厕所里无论是谁，都要第一时间让出来，让最高级别的人先用。”
#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
unsigned char Stack[200];

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

#define OS_TASKS 3    //设定运行任务的数
struct TaskCtrBlock    //任务控制块
{
  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 tempR17 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<<TaskID;    //任务就绪表已经准备好
}
//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"    "\n\t"  );
}
//进行任务调度
void OSSched(void)
{ //  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__       \n\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");  //R0
  __asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ \n\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__       \n\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R31                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R28                \n\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29                \n\t");  //入栈完成
  TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;          //将正在运行的任务的堆栈底保存
  unsigned char OSNextTaskID;                            //在现有堆栈上开设新的空间
  for (OSNextTaskID = 0;                               //进行任务调度
OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<<OSNextTaskID));
OSNextTaskID++);
OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;
  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                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R28                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R31                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t"); //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__ \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t"); //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__       \n\t"); //R1 出栈
  //中断时出栈完成
}
-----------------------------未完待续---------------------------------------

cool_hawk · 发表于 2007-9-20 16:49:20

--------------------------------接第三部---------------------------------------------

void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
  if(ticks)                            //当延时有效
  {
OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched();                         //从新调度
  }
}

void TCN0Init(void) // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<<CS02);  // 256预分频
  TIMSK |= (1<<TOIE0); // T0溢出中断允许
  TCNT0 = 100;       // 置计数起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
  unsigned char i;
  for(i=0;i<OS_TASKS;i++)    //任务时钟
  {
if(TCB.OSWaitTick)
{
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)    //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<<i);    //使任务在就绪表中置位
   }
}
  }
  TCNT0=100;
}

void Task0()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTB=j++;
OSTimeDly(2);
  }
}

void Task1()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTC=j++;
OSTimeDly(4);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTD=j++;
OSTimeDly(8);
  }
}

void TaskScheduler()
{
  while(1)
  {
   OSSched();    //反复进行调度
  }
}

int main(void)
{
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  OSTaskRunningPrio=0;
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[49],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[99],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[149],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[199],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

在上面的例子中，一切变得很简单，三个正在运行的主任务，都通过延时服务，主动放弃对CPU的控制权。
在时间中断中，对各个任务的的延时进行计时，如果某个任务的延时结束，将任务重新在就绪表中置位。
最低级的系统任务TaskScheduler()，在三个主任务在放弃对CPU的控制权后开始不断地进行调度。如果某个任务在就绪表中置位，通过调度，进入最高级别的任务中继续运行。

cool_hawk · 发表于 2007-9-20 16:49:58

第五篇：完善的协作式的内核
现在为上面的协作式内核添加一些OS中所必须的服务：
1  挂起和重新运行任务
2  信号量(在必要时候，可以扩展成邮箱和信息队列)
3  延时
#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
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
#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 tempR17 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<<TaskID;    //任务就绪表已经准备好
}
//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"    "\n\t"  );
}
//进行任务调度
void OSSched(void)
{ //  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__       \n\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");  //R0
  __asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ \n\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__       \n\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R31                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R28                \n\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29                \n\t");  //入栈完成

  TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;    //将正在运行的任务的堆栈底保存

  unsigned char OSNextTaskID;          //在现有堆栈上开设新的空间
  for (OSNextTaskID = 0;                //进行任务调度
OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<<OSNextTaskID));
OSNextTaskID++);
OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;
  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                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R28                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R31                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t");  //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__ \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t");  //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__       \n\t"); //R1 出栈
  //中断时出栈完成
}
------------------------------------未完待续-------------------------------

cool_hawk · 发表于 2007-9-20 16:50:28

////////////////////////////////////////////任务处理 /////////////////////////////////////
//挂起任务
void OSTaskSuspend(unsigned char prio)
{
  TCB[prio].OSWaitTick=0;
  OSRdyTbl &= ~(0x01<<prio); //从任务就绪表上去除标志位
  if(OSTaskRunningPrio==prio)  //当要挂起的任务为当前任务
OSSched();             //从新调度
}

//恢复任务可以让被OSTaskSuspend或 OSTimeDly暂停的任务恢复
void OSTaskResume(unsigned char prio)
{
  OSRdyTbl |= 0x01<<prio; //从任务就绪表上重置标志位
TCB[prio].OSWaitTick=0;       //将时间计时设为0,到时
  if(OSTaskRunningPrio>prio) //当要当前任务的优先级低于重置位的任务的优先级
OSSched();             //从新调度             //从新调度
}

// 任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
  if(ticks)                            //当延时有效
  {
OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched();                         //从新调度
  }
}

//信号量
struct SemBlk
{
  unsigned char OSEventType;    //型号 0,信号量独占型；1信号量共享型
  unsigned char OSEventState; //状态 0,不可用;1,可用
  unsigned char OSTaskPendTbl; //等待信号量的任务列表
} Sem[10];

//初始化信号量
void OSSemCreat(unsigned char Index,unsigned char Type)
{
  Sem[Index].OSEventType=Type;  //型号 0,信号量独占型；1信号量共享型
  Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;
  Sem[Index].OSEventState=0;
}

//任务等待信号量,挂起
unsigned char OSTaskSemPend(unsigned char Index,unsigned int Timeout)
{

  //unsigned char i=0;
  if(Sem[Index].OSEventState)             //信号量有效
  {
if(Sem[Index].OSEventType==0)       //如果为独占型
Sem[Index].OSEventState = 0x00;    //信号量被独占，不可用
  }
  else
  {                                        //加入信号的任务等待表
Sem[Index].OSTaskPendTbl |= 0x01<<OSTaskRunningPrio;
OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);  //从任务就绪表中去除
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=Timeout; //如延时为0，刚无限等待
OSSched(); //从新调度
if(TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick==0) return 0;
  }
  return 1;
}

//发送一个信号量，可以从任务或中断发送
void OSSemPost(unsigned char Index)
{
if(Sem[Index].OSEventType)             //当要求的信号量是共享型
  {
Sem[Index].OSEventState=0x01;          //使信号量有效
OSRdyTbl |=Sem [Index].OSTaskPendTbl; //使在等待该信号的所有任务就绪
Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;          //清空所有等待该信号的等待任务
  }
  else                                     //当要求的信号量为独占型
  {
unsigned char i;
for (i = 0; i < OS_TASKS && !(Sem[Index].OSTaskPendTbl & (0x01<<i));  i++);
if(i < OS_TASKS)                      //如果有任务需要
{
   Sem[Index].OSTaskPendTbl &= ~(0x01<<i); //从等待表中去除
   OSRdyTbl |= 0x01<<i;                   //任务就绪
}
else
{
   Sem[Index].OSEventState =1;       //使信号量有效
}
  }
}

//从任务发送一个信号量，并进行调度
void OSTaskSemPost(unsigned char Index)
{
  OSSemPost(Index);
  OSSched();
}

//清除一个信号量,只对共享型的有用。
//对于独占型的信号量，在任务占用后，就交得不可以用了。

void OSSemClean(unsigned char Index)
{
  Sem[Index].OSEventState =0;       //要求的信号量无效
}

void TCN0Init(void) // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<<CS02);  // 256预分频
  TIMSK |= (1<<TOIE0); // T0溢出中断允许
  TCNT0 = 100;       // 置计数起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
  unsigned char i;
  for(i=0;i<OS_TASKS;i++)    //任务时钟
  {
if(TCB.OSWaitTick)
{
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)    //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<<i);    //使任务在就绪表中置位
   }
}
  }
  TCNT0=100;
}

plc_avr · 发表于 2007-9-20 17:07:13

好资料，完了吗？楼主继续啊。

my_avr · 发表于 2007-9-20 22:01:05

我来接一下，呵呵，楼主不介意吧

void Task0()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTB=j++;
OSTaskSuspend(1); //挂起任务1
OSTaskSemPost(0);
OSTimeDly(50);
OSTaskResume(1);    //恢复任务1
OSSemClean(0);
OSTimeDly(50);
  }
}

void Task1()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTC=j++;
OSTimeDly(5);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
   OSTaskSemPend(0,10);
PORTD=j++;
OSTimeDly(5);
  }
}

void TaskScheduler()
{
  while(1)
  {
   OSSched();    //反复进行调度
  }
}

int main(void)
{
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  OSSemCreat(0,1);  //将信号量设为共享型
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

my_avr · 发表于 2007-9-20 22:03:21

第六篇:时间片轮番调度法的内核

                              Round-Robin Sheduling

时间片轮调法是非常有趣的。本篇中的例子，建立了3个任务，任务没有优先级，在时间中断的调度下，每个任务都轮流运行相同的时间。如果在内核中没有加入其它服务，感觉上就好像是有三个大循环在同时运行。

本例只是提供了一个用时间中断进行调度的内核，大家可以根据自己的需要，添加相应的服务。
要注意到:
1,由于在时间中断内调用了任务切换函数，因为在进入中断时，已经将一系列的寄存器入栈。
2,在中断内进行调度，是直接通过"RJMP Int_OSSched"进入任务切换和调度的，这是GCC AVR的一个特点，为用C编写内核提供了极大的方便。
3,在阅读代码的同时，请对照阅读编译器产生的 *.lst文件，会对你理解例子有很大的帮助。

#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
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

#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 tempR17 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<<TaskID;    //任务就绪表已经准备好
}

//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"    "\n\t"  );
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{
//  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__       \n\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");  //R0
  __asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ \n\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__       \n\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R31                \n\t");

  __asm__ __volatile__("Int_OSSched:             \n\t");  //当中断要求调度，直接进入这里
  __asm__ __volatile__("PUSH R28                \n\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29                \n\t");  //入栈完成

  TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;          //将正在运行的任务的堆栈底保存

  if(++OSTaskRunningPrio>=OS_TASKS) //轮流运行各个任务，没有优先级
   OSTaskRunningPrio=0;

  //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                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R28                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R31                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t");    //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__ \n\t");    //
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t");    //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__       \n\t");    //R1 出栈
  __asm__ __volatile__("RETI                   \n\t");    //返回并开中断
  //中断时出栈完成
}

void IntSwitch(void)
{
  __asm__ __volatile__("POP  R31                \n\t");  //去除因调用子程序而入栈的PC
  __asm__ __volatile__("POP  R31                \n\t");
  __asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched       \n\t");  //重新调度
}

void TCN0Init(void) // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<<CS02);  // 256预分频
  TIMSK |= (1<<TOIE0); // T0溢出中断允许
  TCNT0 = 100;       // 置计数起始值
}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
  TCNT0=100;
  IntSwitch();       //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(5);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTD=j++;
//OSTimeDly(5);
  }
}

void TaskScheduler()
{
  while(1)
  {
   OSSched();    //反复进行调度
  }
}

int main(void)
{
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

my_avr · 发表于 2007-9-20 22:04:08

第七篇:占先式内核(只带延时服务)

                                       Preemptive Multitasking
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 <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
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 tempR17 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<<TaskID;    //任务就绪表已经准备好
}

//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"    "\n\t"  );
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{

  __asm__ __volatile__("LDI  R16,0x01          \n\t");
  //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                      \n\t");
  //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__       \n\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");  //R0
  __asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ \n\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__       \n\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__       \n\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R31                \n\t");

  __asm__ __volatile__("Int_OSSched:             \n\t");  //当中断要求调度，直接进入这里
  __asm__ __volatile__("SEI                      \n\t");
//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                \n\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29                \n\t");  //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));
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                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R28                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R31                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R30                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R27                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R26                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R25                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R24                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R23                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R22                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R21                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R20                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R19                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18                \n\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t");    //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__ \n\t");    //
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__       \n\t");    //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__       \n\t");    //R1 出栈
  //中断时出栈完成
  __asm__ __volatile__("CLI                      \n\t");  //关中断
  __asm__ __volatile__("SBRC R16,1             \n\t");  //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             \n\t");  //重新调度
  __asm__ __volatile__("LDI  R16,0x00          \n\t");
  //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                   \n\t");    //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                \n\t");  //去除因调用子程序而入栈的PC
__asm__ __volatile__("POP  R31                \n\t");
__asm__ __volatile__("LDI  R16,0x01          \n\t");
//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       \n\t");  //重新调度
  }
}

// 任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
  if(ticks)                            //当延时有效
  {
OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched();                         //从新调度
  }
}

void TCN0Init(void) // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<<CS02);  // 256预分频
  TIMSK |= (1<<TOIE0); // T0溢出中断允许
  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<OS_TASKS;i++)       //任务时钟
  {
if(TCB.OSWaitTick)
{
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)       //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<<i);       //使任务可以重新运行
      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();
}

cool_hawk · 发表于 2007-9-20 22:14:06

呵呵~`谢谢师兄支持~~~~

liqu · 发表于 2007-9-21 09:25:31

作个记号．有时间学习一下．

minier · 发表于 2007-9-21 11:06:22

简直是帅呆了，谢谢，收了！

lionliu · 发表于 2008-6-4 10:03:16

cool

shanlei300 · 发表于 2008-6-4 14:22:16

为什么不上传pdf格式的呢，嘿嘿

zds_share · 发表于 2008-7-1 10:29:01

mark

htfly · 发表于 2008-7-28 16:32:19

看着好累，先标记一下。

proco · 发表于 2008-7-28 21:21:29

wudean · 发表于 2009-2-27 17:13:46

void RunFunInNewStack(void (*pfun)(),unsigned char *pStack)
{
      *pStack-- = (unsigned int)pfun;       //将函数的地址低位压入堆栈，
      *pStack-- = (unsigned int)pfun>>8; //将函数的地址高位压入堆栈，
//       *pStack-- = (unsigned int)pfun;       //将函数的地址低位压入堆栈，
      SP = pStack;                      //将堆栈指针指向人工堆栈的栈顶
      __asm__ __volatile__("RET \n\t"); //返回并开中断,开始运行fun1()
}

cgbabc · 发表于 2009-2-27 18:38:13

支持一个呀,没有第八篇了吗?

wudean · 发表于 2009-3-2 13:54:57

我来接。。。。
第八篇:占先式内核(完善的服务)2008-01-24 14:04第八篇:占先式内核(完善的服务)

   如果将前面所提到的占先式内核和协作式内核组合在一起，很容易就可以得到一个功能较为完善的占先式内核，它的功能有：
   1,挂起和恢复任务
   2,任务延时
   3,信号量(包括共享型和独占型)
   另外，在本例中，在各个任务中加入了从串口发送任务状态的功能。


#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
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<<TaskID;    //任务就绪表已经准备好
}

//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"       "
\t" );
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{

__asm__ __volatile__("LDI R16,0x01
\t");
//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
\t");
//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__
\t"); //R1
__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t"); //R0
__asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__
\t"); //保存状态寄存器SREG
__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t");
__asm__ __volatile__("CLR __zero_reg__
\t"); //R0重新清零
__asm__ __volatile__("PUSH R18
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R19
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R20
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R21
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R22
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R23
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R24
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R25
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R26
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R27
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R30
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R31
\t");

__asm__ __volatile__("Int_OSSched:
\t"); //当中断要求调度，直接进入这里
__asm__ __volatile__("SEI
\t");
   //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
\t"); //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
__asm__ __volatile__("PUSH R29
\t"); //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));
   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
\t");
__asm__ __volatile__("POP R28
\t");
__asm__ __volatile__("POP R31
\t");
__asm__ __volatile__("POP R30
\t");
__asm__ __volatile__("POP R27
\t");
__asm__ __volatile__("POP R26
\t");
__asm__ __volatile__("POP R25
\t");
__asm__ __volatile__("POP R24
\t");
__asm__ __volatile__("POP R23
\t");
__asm__ __volatile__("POP R22
\t");
__asm__ __volatile__("POP R21
\t");
__asm__ __volatile__("POP R20
\t");
__asm__ __volatile__("POP R19
\t");
__asm__ __volatile__("POP R18
\t");
__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__
\t");    //SERG 出栈并恢复
__asm__ __volatile__("OUT __SREG__,__tmp_reg__
\t");    //
__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__
\t");    //R0 出栈
__asm__ __volatile__("POP __zero_reg__
\t");    //R1 出栈
//中断时出栈完成
__asm__ __volatile__("CLI
\t"); //关中断
__asm__ __volatile__("SBRC R16,1
\t"); //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
\t"); //重新调度
__asm__ __volatile__("LDI R16,0x00
\t");
//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
\t");    //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
\t"); //去除因调用子程序而入栈的PC
   __asm__ __volatile__("POP R31
\t");
   __asm__ __volatile__("LDI R16,0x01
\t");
   //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
\t"); //重新调度
}
}
////////////////////////////////////////////任务处理
//挂起任务
void OSTaskSuspend(unsigned char prio)
{
TCB[prio].OSWaitTick=0;
OSRdyTbl &= ~(0x01<<prio); //从任务就绪表上去除标志位
if(OSTaskRunningPrio==prio) //当要挂起的任务为当前任务
   OSSched();             //从新调度
}

//恢复任务可以让被OSTaskSuspend或 OSTimeDly暂停的任务恢复
void OSTaskResume(unsigned char prio)
{
OSRdyTbl |= 0x01<<prio;    //从任务就绪表上重置标志位
   TCB[prio].OSWaitTick=0;       //将时间计时设为0,到时
if(OSTaskRunningPrio>prio) //当要当前任务的优先级低于重置位的任务的优先级
   OSSched();             //从新调度             //从新调度
}

// 任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
if(ticks)                            //当延时有效
{
   OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);
   TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
   OSSched();                         //从新调度
}
}

//信号量
struct SemBlk
{
unsigned char OSEventType;    //型号 0,信号量独占型；1信号量共享型
unsigned char OSEventState;    //状态 0,不可用;1,可用
unsigned char OSTaskPendTbl; //等待信号量的任务列表
} Sem[10];

//初始化信号量
void OSSemCreat(unsigned char Index,unsigned char Type)
{
Sem[Index].OSEventType=Type; //型号 0,信号量独占型；1信号量共享型
Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;
Sem[Index].OSEventState=0;
}

//任务等待信号量,挂起
//当Timeout==0xffff时，为无限延时
unsigned char OSTaskSemPend(unsigned char Index,unsigned int Timeout)
{

//unsigned char i=0;
if(Sem[Index].OSEventState)                      //信号量有效
{
   if(Sem[Index].OSEventType==0)                //如果为独占型
   Sem[Index].OSEventState = 0x00;                //信号量被独占，不可用
}
else
{                                              //加入信号的任务等待表
   Sem[Index].OSTaskPendTbl |= 0x01<<OSTaskRunningPrio;
   TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=Timeout;    //如延时为0，刚无限等待
   OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);       //从任务就绪表中去除
   OSSched(); //从新调度
   if(TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick==0 )    //超时，未能拿到资源
         return 0;
}
return 1;
}

//发送一个信号量，可以从任务或中断发送
void OSSemPost(unsigned char Index)
{
if(Sem[Index].OSEventType)                //当要求的信号量是共享型
{
   Sem[Index].OSEventState=0x01;          //使信号量有效
   OSRdyTbl |=Sem [Index].OSTaskPendTbl; //使在等待该信号的所有任务就绪
   Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;             //清空所有等待该信号的等待任务
}
else                                     //当要求的信号量为独占型
{
   unsigned char i;
   for (i = 0; i < OS_TASKS && !(Sem[Index].OSTaskPendTbl & (0x01<<i)); i++);
   if(i < OS_TASKS)                      //如果有任务需要
   {
   Sem[Index].OSTaskPendTbl &= ~(0x01<<i); //从等待表中去除
   OSRdyTbl |= 0x01<<i;                   //任务就绪
   }
   else
   {
   Sem[Index].OSEventState =1;       //使信号量有效
   }
}
}

//从任务发送一个信号量，并进行调度
void OSTaskSemPost(unsigned char Index)
{
OSSemPost(Index);
OSSched();
}

//清除一个信号量,只对共享型的有用。
//对于独占型的信号量，在任务占用后，就交得不可以用了。

void OSSemClean(unsigned char Index)
{
Sem[Index].OSEventState =0;          //要求的信号量无效
}

void TCN0Init(void)    // 计时器0
{
TCCR0 = 0;
TCCR0 |= (1<<CS02); // 256预分频
TIMSK |= (1<<TOIE0); // T0溢出中断允许
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;
for(i=0;i<OS_TASKS;i++)       //任务时钟
{
   if(TCB.OSWaitTick && TCB.OSWaitTick!=0xffff)
   {
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)       //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<<i);       //使任务可以重新运行
      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
}

unsigned char __attribute__ ((progmem)) proStrA[]="Task                      ";

unsigned char strA[20];

SIGNAL(SIG_UART_RECV)       //串口接收中断
{
strA[0]=UDR;
}

/////////////////////////////////////串口发送

unsigned char *pstr_UART_Send;
unsigned int nUART_Sending=0;

void UART_Send(unsigned char *Res,unsigned int Len)    //发送字符串数组
{
if(Len>0)
{
   pstr_UART_Send=Res;    //发送字串的指针
   nUART_Sending=Len;    //发送字串的长度
   UCSRB=0xB8;                   //发送中断使能
}
}

//SIGNAL 在中断期间，其它中断禁止

SIGNAL(SIG_UART_DATA)       //串口发送数据中断
{

IntNum++;    //中断嵌套+1,不充许中断

if(nUART_Sending)                   //如果未发完
{
   UDR=*pstr_UART_Send;       //发送字节
   pstr_UART_Send++;                //发送字串的指针加1
   nUART_Sending--;                //等待发送的字串数减1
}
if(nUART_Sending==0)          //当已经发送完
{
   OSSemPost(0);
   OSCoreState|=0x02;    //要求任务切换的标志位
   UCSRB=0x98;
}
cli();                      //关发送中断
IntNum--;
IntSwitch(); //进行任务调度
}

void UARTInit()    //初始化串口
{
#define fosc 8000000 //晶振8 MHZ UBRRL=(fosc/16/(baud+1))%256;
#define baud 9600    //波特率
OSCCAL=0x97;          //串口波特率校正值，从编程器中读出
//UCSRB=(1<<RXEN)|(1<<TXEN);//允许发送和接收
UCSRB=0x98;
//UCSRB=0x08;
UBRRL=(fosc/16/(baud+1))%256;
UBRRH=(fosc/16/(baud+1))/256;
UCSRC=(1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0);//8位数据+1位STOP位
UCSRB=0xB8;
UDR=0;
}

//打印unsigned int 到字符串中 00000
void strPUT_uInt(unsigned char *Des,unsigned int i)
{
unsigned char j;
Des=Des+4;
for(j=0;j<5;j++)
{
   *Des=i%10+'0';
   i=i/10;
   Des--;
}
}

void strPUT_Star(unsigned char *Des,unsigned char i)
{
unsigned char j;
for(j=0;j<i;j++)
{
   *Des++='*';
}
*Des++=13;
}

unsigned int strPUT_TaskState(unsigned char *Des,
                           unsigned char TaskID,
               unsigned char Num)
{
//unsigned int i=0;
*(Des+4)='0'+TaskID;
strPUT_uInt(Des+6,Num);
strPUT_Star(Des+12,TaskID);
return 12+TaskID+1;
}

void Task0()
{
unsigned int j=0;
while(1)
{
   PORTB=j++;
   if(OSTaskSemPend(0,0xffff))
   {
   unsigned int m;
   m=strPUT_TaskState(strA,OSTaskRunningPrio,j);
   UART_Send(strA,m);
   }
   OSTimeDly(200);
}
}

void Task1()
{
unsigned int j=0;
while(1)
{
   PORTC=j++;
   if(OSTaskSemPend(0,0xffff))
   {
   unsigned int m;
   m=strPUT_TaskState(strA,OSTaskRunningPrio,j);
   UART_Send(strA,m);
   }
   OSTimeDly(100);
}
}

void Task2()
{
unsigned int j=0;
while(1)
{
   if(OSTaskSemPend(0,0xffff))
   {
   unsigned int m;
   m=strPUT_TaskState(strA,OSTaskRunningPrio,j);
   UART_Send(strA,m);
   }
   PORTD=j++;
   OSTimeDly(50);
}
}

void TaskScheduler()
{
OSSched();
while(1)
{
}
}

int main(void)
{
strlcpy_P(strA,proStrA,20);
UARTInit();
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();
}

443799600 · 发表于 2009-3-5 15:46:57

mark,真的很经典啊。留着慢慢看

knight_avr · 发表于 2009-3-6 13:10:44

MARK

hibond · 发表于 2009-3-6 14:23:29

mark

bg7fw · 发表于 2009-3-9 13:06:10

谢谢了！！！

robinyuan · 发表于 2009-3-18 20:21:39

mark

farmer · 发表于 2009-3-25 16:47:22

mark

wisebaby · 发表于 2009-3-27 16:29:26

收藏.

tyff · 发表于 2009-3-31 09:02:22

好文珍藏

iiset · 发表于 2009-4-21 21:32:42

mark

shushikuan · 发表于 2009-5-12 04:49:13

以上代码大家用ISIS仿真通过了吗,怎么我的老是跑不起来.

Alan1203 · 发表于 2009-7-3 14:30:18

哪些顶来顶去的人，多是保存起来，没有认真看的。
我也试过了，有错误，跑不起来

wchqq · 发表于 2009-9-16 14:50:06

太牛逼了

hxjsini · 发表于 2009-9-29 13:53:07

好东西，学习了。

ch2003_23 · 发表于 2009-9-29 14:23:11

mark

hottest_boy · 发表于 2009-10-14 10:45:30

以后认真看看，学学思路。

yest · 发表于 2009-10-15 12:28:55

mark

ddcour · 发表于 2009-10-21 00:30:19

好！

eddia2000 · 发表于 2009-12-8 15:43:12

LZ讲得深入易懂，谢谢！

Dream_catcher · 发表于 2009-12-9 10:54:16

好东西，收藏，谢谢LZ!

sharp0 · 发表于 2010-5-22 15:59:38

mark!good!

catzl7 · 发表于 2010-5-22 16:21:23

MARK下

xuhaikun · 发表于 2010-5-22 18:01:28

顶，如果能整理在一起就更美了！

dzyong · 发表于 2010-6-3 00:01:06

经典的东西一定要顶上去~~~~~~

lv998127 · 发表于 2010-6-3 00:33:18

回复【51楼】dzyong
经典的东西一定要顶上去~~~~~~
-----------------------------------------------------------------------

继续顶...

lgnq · 发表于 2010-6-3 15:31:19

mark

wukaka · 发表于 2010-7-18 15:13:18

太经典了，整个贴打印出来慢慢精读！

twlkzxy · 发表于 2010-7-18 21:24:35

Sendzimir · 发表于 2010-8-5 13:17:01

mark

pish · 发表于 2010-8-5 13:40:15

现在已经有安排了，以后可以看一下。

wantao0916 · 发表于 2010-10-13 22:24:38

牛贴。

jack_yu · 发表于 2010-10-13 23:48:39

好好的学习一下了

zhanghzhan · 发表于 2010-10-14 17:16:13

吗日寇

wantao0916 · 发表于 2010-10-15 09:32:37

占坑，回头仔细看。

sddp001 · 发表于 2010-10-15 12:11:59

拜读，标记 MRK

mark_d · 发表于 2010-10-16 20:39:09

MARK

swmcu · 发表于 2010-10-21 21:59:13

Mark!

8s209 · 发表于 2011-3-30 18:21:34

mark

lixupeng · 发表于 2011-3-30 21:09:32

mark！！！！

kyughanum · 发表于 2011-3-31 01:59:35

学习了~~

longfeixue · 发表于 2011-4-15 14:12:28

mark

wangrong · 发表于 2011-4-17 22:05:27

严重mark，必须时常看一看

guxingganyue · 发表于 2011-4-29 21:14:09

mark

luohongguan · 发表于 2011-5-10 00:32:04

虽然不太明白，但要顶！！！！！！！！！！！！！！

GNMXD · 发表于 2011-5-10 06:19:25

mark

hwdpaley · 发表于 2011-5-30 16:25:16

很好，学习了

haiyu · 发表于 2011-8-26 12:21:31

有完整的pdf吗？？挺好的资料！！

fuwu · 发表于 2011-9-28 00:19:06

mark

liu568chen · 发表于 2011-9-28 12:11:43

不错！

sddzycnq · 发表于 2011-9-28 22:09:49

mark

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