uC/OS-II學(xué)習(xí)筆記—任務(wù)的創(chuàng)建

ID:51773 · 發(fā)表于 2013-7-18 20:09

任務(wù)是操作系統(tǒng)處理的首要對象，在多任務(wù)運行環(huán)境，任務(wù)的管理需要考慮多方面的因素。最基本的任務(wù)管理功能是任務(wù)的創(chuàng)建。任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)分兩種，一種是基本的創(chuàng)建函數(shù)OSTaskCreate，另一種是擴展的任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)OSTaskCreateExt。兩個函數(shù)都實現(xiàn)了任務(wù)的創(chuàng)建，但是OSTaskCreateExt功能更強，帶有很多附加的功能。如果不需要使用附加的功能，OSTaskCreate也是可以勝任的，沒有哪個更好之說，完全根據(jù)需要選擇。
OSTaskCreate實現(xiàn)了創(chuàng)建任務(wù)最基本的功能，任務(wù)在創(chuàng)建之后，就準備好了運行需要的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。OSTaskCreate的代碼如下所示：

在創(chuàng)建一個任務(wù)的時候，需要給任務(wù)分配堆棧空間。堆棧是在操作系統(tǒng)的變量聲明中已經(jīng)分配了空間的，因此要將該空間分配給任務(wù)，那么堆棧的地址應(yīng)該保存在什么地方呢：任務(wù)創(chuàng)建后堆棧又應(yīng)該初始化什么樣子呢？

可以看到，堆棧的初始化不是很好理解。因為opt在這里根本沒有使用，因此不需要過多的考慮。這段程序代碼出現(xiàn)在os_cpu.h中，說明它是和CPU密切相關(guān)的，當使用其他硬件環(huán)境時，需要修改該代碼。實際上，該代碼就是按順序向堆棧中壓入數(shù)據(jù)，最后返回最新的堆棧棧頂指針。那么在堆棧中都壓入了哪些數(shù)據(jù)呢？如下圖所示是處理器的寄存器：

代碼注釋部分也提到了，上半部分數(shù)據(jù)在exception時是自動保存的，下班部分需要手動保存。那么哪些數(shù)據(jù)是自動保存的呢？如下圖所示：

以空閑任務(wù)的創(chuàng)建為例，在堆棧初始化之后，堆棧如下圖所示：

空閑任務(wù)的堆棧定義如下所示：

設(shè)置OS_TASK_IDLE_STK_SIZE這個宏的值是32，即：

STM32F407的堆棧是向低地址增長的，所以最開始堆棧頂?shù)奈恢迷谧罡叩刂稯STaskIdleStk[31]。所以將&OSTaskIdleStk[31]作為棧頂?shù)刂穫鬟f給堆棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit。
任務(wù)調(diào)度函數(shù)OS_Sched將進行任務(wù)的調(diào)度，即選擇優(yōu)先級最高的任務(wù)來運行。任務(wù)的地址、運行環(huán)境等內(nèi)容都保存于堆棧，OS_Sched將根據(jù)堆棧的內(nèi)容進行相關(guān)的操作。在操作系統(tǒng)初始化的時候，由于還沒有啟動多任務(wù)，因此還不會調(diào)用OS_Sched。
從前面的基本代碼描述，可以清晰了解任務(wù)初始化的過程。首先，如果配置了對任務(wù)參數(shù)進行檢查，則檢查任務(wù)參數(shù)的有效性，尤其是對任務(wù)的優(yōu)先級進行判斷。當任務(wù)的優(yōu)先級在合適的范圍內(nèi)時，還需要判斷指定優(yōu)先級的任務(wù)是否有已經(jīng)被創(chuàng)建的，因為優(yōu)先級必須是唯一的。然后進行任務(wù)堆棧的初始化、任務(wù)控制塊的初始化，根據(jù)系統(tǒng)是否已經(jīng)啟動多任務(wù)，決定是否此時進行一次任務(wù)調(diào)度。OSTaskCreate的流程如下圖所示：

OSTaskCreate實現(xiàn)了創(chuàng)建任務(wù)的最基本功能，但是操作系統(tǒng)默認使用的是任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)卻是OSTaskCreateExt，那么OSTaskCreateExt比OSTaskCreate多了哪些功能呢？
OSTaskCreateExt的函數(shù)參數(shù)就有9個，但是并非想象中的那么復(fù)雜。相對OSTaskCreate來說，最主要的是增加了堆棧檢查的功能，該函數(shù)的聲明如下所示：

這個函數(shù)是uC/OS-II的內(nèi)部函數(shù)，用于采用擴展功能創(chuàng)建任務(wù)。
參數(shù)解析如下：
（#_#）task：任務(wù)的地址，操作系統(tǒng)根據(jù)該地址找到任務(wù)，才能讓任務(wù)運行。這與OSTaskCreate是完全相同的。
（#_#）p_arg：任務(wù)參數(shù)，以地址形式傳遞，可以是任何類型的地址。
（#_#）ptos：任務(wù)堆棧的棧頂。需要注意的是，如果OS_STK_GROWTH的值設(shè)置為1，堆棧是從高地址向低地址方向增長，棧頂應(yīng)為高地址，否則堆棧是從低地址向高地址方向增長。棧頂在低地址。
（#_#）prio：任務(wù)的優(yōu)先級。在uC/OS-II中，任務(wù)的優(yōu)先級必須唯一。
（#_#）id：任務(wù)的識別號ID，范圍為0~65536.
（#_#）pbos：任務(wù)堆棧的棧底地址。如果OS_STK_GROWTH設(shè)置為1，則堆棧是從高地址向低地址方向增長，pbos應(yīng)該在低地址端。反之，如果OS_STK_GROWTH設(shè)置為0，則堆棧是從低地址向高地址方向增長，pbos應(yīng)該在高地址端。
（#_#）stk_size：堆棧的大小。stk_size設(shè)置為可以壓入堆棧的最大數(shù)據(jù)量，和堆棧的數(shù)據(jù)類型無關(guān)。如果堆棧的類型OS_STK為32位整型，那么堆棧共有stk_size*4字節(jié)。如果堆棧的類型OS_STK為8位的整型，那么堆棧共有stk_size字節(jié)。
（#_#）pext：擴展塊的地址。如果支持浮點數(shù)計算，用戶內(nèi)存在上下文切換（任務(wù)切換）時需要保存和恢復(fù)浮點寄存器的內(nèi)容，這些內(nèi)容可以保存在擴展快中。
（#_#）opt：包含任務(wù)的附件信息。opt的低8位為uC/OS-II保留，高8位用戶可設(shè)置。低8位的每一位的含義與OS_TASK_OPT相同，因此系統(tǒng)定義了4個宏，如下所示：

返回值如下：
（#_#）OS_ERR_NONE：本函數(shù)成功運行。
（#_#）OS_PRIO_EXIT：如果任務(wù)優(yōu)先級已經(jīng)存在了，再創(chuàng)建相同優(yōu)先級的任務(wù)明顯是非法的。
（#_#）OS_ERR_PRIO_INVALID：如果優(yōu)先級參數(shù)非法，如大于最高值OS_LOWEST_PRIO。
（#_#）OS_ERR_TASK_CREATE_ISR：如果在中斷服務(wù)程序ISR中創(chuàng)建任務(wù)。
OSTaskCreateExt與OSTaskCreate的主要區(qū)別在于是用堆棧清除函數(shù)OS_TaskStkClr來清空堆棧。
我們需要知道OS_TaskStkClr是如何進行堆棧的清空的。如下所示：

它的3個參數(shù)分別為堆棧的棧底、堆棧的大小及選項opt，可以看到這3個參數(shù)都是傳遞給OSTaskCreateExt后直接傳遞給OS_TaskStkClr的。
可見，堆棧清除函數(shù)實現(xiàn)的功能就是將整個任務(wù)對應(yīng)的堆棧空間全部清0，這樣做是為了符合以后進行堆棧檢查的需要。如果不需要進行堆棧檢查，當然也不需要進行堆棧的清除操作，這是程序代碼第一行條件判斷語句存在的原因。另外，如果在堆棧清除函數(shù)中，發(fā)現(xiàn)opt未設(shè)置有OS_TASK_OPT_STK_CLR，就不應(yīng)執(zhí)行堆棧清除操作。
任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)是非常重要的函數(shù)，在操作系統(tǒng)的初始化中就調(diào)用了這個函數(shù)來創(chuàng)建了空閑任務(wù)和統(tǒng)計任務(wù)。OSTaskCreateExt的流程如下所示：

與OSTaskCreate相比，OSTaskCreateExt比OSTaskCreate增加了堆棧清除的功能，其他并無大的卻別。重復(fù)以下兩點：堆棧清除函數(shù)只是為堆棧檢查做準備的；操作系統(tǒng)采用的默認的任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)是OS_TaskCreateExt。
任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)執(zhí)行后，在正常情況下，對應(yīng)的任務(wù)就處于就緒態(tài)，因為在創(chuàng)建的過程中，調(diào)用了TCB初始化函數(shù)，對就緒表和就緒組進行了操作和處理，標記了任務(wù)的就緒狀態(tài)，而且也在就緒隊列插入了一個TCB。

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