5.1 uCOS-II操作系統
5.1.1 什么是操作系統
《1》管理軟件硬件的程序集合。
《2》軟硬件的溝通橋梁。
舉個栗子:當你要播放音樂時,假設是電腦,裝的是Window操作系統,步驟如下:
這時,你就能聽到優美動聽的歌曲了。但底層操作是如何操作的呢?是誰操作呢?
是操作系統幫你完成了這一切工作。當你點擊播放,操作系統工作流程如下:
總結,對硬件的操作,由操作系統來完成,操作系統直接與硬件交互。用戶如果想控制底層硬件,必須經過操作系統進行間接控制,操作系統提供系統調用給用戶,用戶就可以與硬件交互了。系統調用是封裝了操作各部分硬件的API。
5.1.2 為什么要使用操作系統
《1》屏蔽硬件。使應用程序不依賴硬件,提高了程序的可移植性。
《2》多任務。因為消費者想同時聊QQ、聊、看電視劇等。早期單核CPU想完成這些功能,就需要使用操作系統,實現不同任務之間高速的切換。
5.1.3 操作系統分類
《1》分時操作系統:以時間片為基本調度原則。給每個任務分配一段固定的CPU時間,時間到就切換下一個任務,時間不到不切換任務。如:Windows—95/98,Linux內核2.6以前。
《2》實時操作系統:以優先級為基本調度原則。不是給每個任務分配一段固定的CPU時間,而是根據優先級分配CPU執行時間,誰優先級高,先執行誰,分配的CPU時間就多,如uCOS-II。
《3》半實時操作系統:部分使用分時操作系統、部分使用實時操作系統。如Windows----7/8/10,Linux內核2.6以后。
5.1.3 為何學uCOS-II
《1》代碼量少,容易上手。
《2》多任務,實現復雜功能
《3》提高內外功(內功:閱讀代碼能力 外功:編程能力)
《4》為學習其他操作系統打下基礎
5.1.4 其他補充
學操作系統的難點
《1》邏輯理解、代碼運行流程
《2》術語的理解、領悟
uCOS-II理解
u---微型
C---控制器
OS—操作系統
UCOS-II代碼來源
《1》官網
《2》示例代碼
5.2 UCOS操作系統
5.2.1 操作系統的調度原則
《1》分時操作系統調度原則:
以時間片為基本調度原則,為每個任務分配固定的CPU執行時間,時間到,切換下一個任務,時間不到,不切換任務。
《2》實時操作系統調度原則
以優先級為基本調度原則,不是固定為每個任務分配CPU執行時間,而是根據優先級高低分配CPU時間,優先級低的分配CPU執行時間就短,優先級高的分配的CPU時間就長。
5.2.2 操作系統程序結構
《1》裸機代碼
整個工程只有一個main函數,在main函數執行中只有一個真正意義上的死循環,其他死循環都是有退出條件或永遠不會執行了的死循環。
《2》操作系統代碼
整個工程只有一個main函數,在mian函數中,至少創建一個任務,每個任務都有一個死循環。操作系統要切換任務需要高優先級任務釋放CPU使用權。
5.2.3操作系統的任務結構
《1》任務的構成:任務控制塊,任務函數、任務優先級、任務棧。
《2》 任務控制塊:任務先內存空間申請的一塊內存空間,用于執行任務使用的,任務控制塊包含、任務函數、任務優先級、任務棧。
《3》任務函數:任務的執行入口,任務的具體功能在這里實現。
《4》任務優先級:任務的能執行的唯一標識。用來規定任務的執行先后順序。
《5》任務棧:保存任務在切換過程中的現場信息。任務在切換前,把當前執行任務的現在信息保存在棧中,該過程稱為壓棧,當執行完其他任務完后,又切換回來,讀取棧里面保存的現場信息,繼續執行任務,該過程稱為彈棧。
簡單理解:在棧中進入一個元素,稱為壓棧或入棧,出來一個元素稱為彈棧或出棧。
5.2.4 操作系統的任務切換
在哪些情況下,會進行任務切換?
5.2.5 操作系統的任務中斷
與裸機編程中斷基本一致,但需要注意兩點
裸機中斷與ucos中斷的深入理解
5.2.6 操作系統的任務狀態
《1》停止/休眠態:任務創建之前和刪除之后的狀態。
《2》就緒態:任務具有了可執行條件。
《3》運行態:任務得到了CPU的使用權。
《4》等待/掛起態:任務被掛起或等待某件事情發生。
《5》中斷態:正在執行的任務,被中斷了。
任務狀態轉換關系如下圖:
5.3 創建UCOS工程模板
5.3.1 獲取UCOS源碼
官網太卡了,所以給你準備UCOS例程,如下。
5.3.2 UCOS過程文件分析
5.3.3 新建UCOS工程
5.3.4 創建一個任務
5.3.5 補充、小結
移植Ucos-II總結:
配置基本流程:
《1》找到Ucos-II源碼(來源:官網、例程、別人的代碼、自己的代碼)
《2》添加到過程文件中,添加對應頭文件
《3》編寫系統滴答定時器,開啟中斷模式
《4》編寫滴答中斷服務函數
《5》編寫主函數
主函數編寫流程:
關于延時OSTimeDly(100);?
一次系統滴答為5ms,所以寫100,就是500ms。
關于任務函數OSTaskCreate(Task0,NULL,&stack0[TASK0_STK_SIZE-1],TASK0_PRI);?
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