ARM9(三星2410/2440) 多任務搶占式調度器簡易0S設計

ID:340044 · 發表于 2021-2-26 17:05

本文檔以ARM9（三星 2410/2440）為平臺，介紹一個多任務搶占式調度器------搶占式任務調度，提供延時,掛起,恢復任務操作。最精簡化，沒有加入信號量郵箱等同步通信機制。只實現一個基本任務調度器的功能。
雖然不能稱為操作系統，但已體現了小型嵌入式操作系統的精髓。OS代碼不到1.5K，核心函數只有幾個，思路簡單明了。比起 UCOS，更適合用作多任務系統原理的學習入門。對初學者來說，看UCOS的源代碼很容易迷糊。
回想初學嵌入式多任務系統時，什么都不懂，Jean J.Labrosse 的經典之作《嵌入式實時操作系統 uc/osII》看得我一頭霧水。事實上，使我對多任務的原理印象最深的是網上的一篇文章----《建立一個屬于自己的AVR的 RTOS》。
學習就應該這樣，循序漸進。把一步步把簡單的東西弄懂了，便沒有復雜的了，所謂水到渠成。
這篇文章是面對初學者的，把很多問題簡化了。希望對剛接觸嵌入式多任務系統的兄弟有所幫助。
必定存在不少 bug，歡迎指正。

  什么是多任務系統？
就像我們用電腦時可以同時聽歌，上網，編輯文檔等。在多任務系統中，可以同時執行多個并行任務，各個任務之間互相獨立。通過操作系統執行任務調度而實現宏觀上的“并發運行” 。從宏觀上不同的任務并發運行，好像每個任務都有自己的 CPU一樣。
其實在單一CPU的情況下，是不存在真正的多任務機制的，存在的只有不同的任務輪流使用CPU，所以本質上還是單任務的。但由于 CPU 執行速度非常快，加上任務切換十分頻繁并且切換的很快，所以我們感覺好像有很多任務同時在運行一樣。這就是所謂的多任務機制。
多任務的最大好處是充分利用硬件資源，如在單任務時（大循環結構，如大部分 51程序）遇到 delay函數時，CPU在空轉；而在多任務系統，遇到 delay或需等待資源時系統會自動運行下一個任務，等條件滿足再回來運行先前的任務，這樣就充分利用了 CPU，提高了效率。

任務有下面的特性：

l  動態性。任務并不是隨時都可以運行的，而一個已經運行的任務并不能保證一直占有CPU直到運行完。一般有就緒態，運行態，掛起態等。
  運行態。一個運行態的任務是一個正在使用 CPU的任務。任何時刻有且只有一個運行著的任務。
  就緒態。一個就緒態任務是可運行的，等待占有 CPU的任務釋放 CPU。
  掛起態。某些條件不滿足而掛起不能運行的狀態。