UCOSii（一）——系統(tǒng)初始化

之前看完了sdcc man和datasheet之后，用sdcc寫(xiě)了幾個(gè)小程序。大部分時(shí)間都在干一些調(diào)式代碼的事，就趁這段時(shí)間把UCOS復(fù)習(xí)一下吧。由于這是UCOS的第一篇，就來(lái)扯點(diǎn)閑話(huà)吧。

對(duì)于UCOSii，我其實(shí)沒(méi)有在實(shí)際的項(xiàng)目中用到過(guò)。只是記得在以前看過(guò)一本UCOS作者自己寫(xiě)的書(shū)，書(shū)名已經(jīng)忘記了。這種語(yǔ)言或者系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)者寫(xiě)的書(shū)往往看起來(lái)很有意思，因?yàn)樽髡卟粌H會(huì)給你解釋代碼，還會(huì)告訴你他為什么要這么做。這比生硬得給出流程圖和注釋的參考類(lèi)書(shū)要更有趣味，不得不說(shuō)國(guó)內(nèi)的一些書(shū)看起來(lái)就像是使用說(shuō)明，在網(wǎng)絡(luò)日益發(fā)達(dá)的今天這些書(shū)的作用越來(lái)越小。比如我想知道一個(gè)基類(lèi)的具體功能，搜索要比翻書(shū)快上許多。

UCOS的本名是μ/cOS，用希臘字母μ表示它的輕量級(jí)。其實(shí)它并不是一個(gè)免費(fèi)的RTOS，只有當(dāng)被用作教育用途時(shí)（往往被用來(lái)供大家學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)），才可以有免費(fèi)的授權(quán)。但是在目前的環(huán)境下，大家用μ/cOS來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)應(yīng)該還是不要緊的。據(jù)我所知，我還沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)有使用未授權(quán)μ/cOS被起訴的。又由于μ/cOS的相關(guān)文檔以及結(jié)構(gòu)性代碼庫(kù)還算比較完善，因此也算是個(gè)在嵌入式設(shè)備上較為流行的操作系統(tǒng)。

UCOS的官網(wǎng)上有很多移植好的工程，還有一些相應(yīng)的APP和Drive，這可以給大家節(jié)省不少時(shí)間。

UCOS下載中心：

http://micrium.com/downloadcenter/

作為一個(gè)可移植的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，μ/cOS的任務(wù)應(yīng)該僅僅被限定為用戶(hù)進(jìn)程管理。它應(yīng)該將硬件層盡量抽象掉，所以在main入口以前的芯片初始化（初始化系統(tǒng)時(shí)鐘、初始化Flash讀取，初始化芯片工作模式等等）、板卡初始化以及C環(huán)境的初始化都交于用戶(hù)自己來(lái)進(jìn)行。這個(gè)部分，通俗的做法是載入芯片廠(chǎng)商提供一些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的庫(kù)函數(shù)，許多編譯器也會(huì)在編譯工程時(shí)自動(dòng)鏈接一些startup_函數(shù)以引導(dǎo)C環(huán)境的運(yùn)行。

要進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，內(nèi)核的優(yōu)先級(jí)必然要在各用戶(hù)進(jìn)程之上。它定期的打斷各個(gè)任務(wù)運(yùn)行，使自己突然占用CPU，并進(jìn)行各種針對(duì)進(jìn)程的操作。

這很自然讓我們聯(lián)想到中斷，的確在Ucos中，常常用時(shí)鐘中斷來(lái)完成進(jìn)程的管理工作。如果你不想在時(shí)鐘中斷里做太多的事，那么可以在中斷產(chǎn)生時(shí)啟動(dòng)一個(gè)被注冊(cè)為最高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程，由該進(jìn)程來(lái)做調(diào)度工作。

對(duì)UCOS內(nèi)核來(lái)說(shuō)，所有的進(jìn)程都是一個(gè)對(duì)象，所以要有描述進(jìn)程屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以供內(nèi)核控制進(jìn)程。內(nèi)核還要?jiǎng)?chuàng)建另外一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)作為標(biāo)記各種自身需要記錄和調(diào)用的屬性，還有一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被創(chuàng)建用以算法輔助。

UCOS運(yùn)行的第一步，就是初始化這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

給這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配空間以及設(shè)初值之后，用戶(hù)可以注冊(cè)幾個(gè)最開(kāi)始的用戶(hù)進(jìn)程。緊接著內(nèi)核對(duì)剛注冊(cè)的這幾個(gè)進(jìn)程進(jìn)行初始化，系統(tǒng)就進(jìn)入了一個(gè)多任務(wù)運(yùn)行的常態(tài)。

UCOSii初始化的偽代碼：

int main (void)

{ /* 關(guān)閉系統(tǒng)中斷，防止在初始化時(shí)去跑中斷服務(wù)程序而造成難以預(yù)料的問(wèn)題。OS_ENTER_CRITICAL()宏*/

/* 初始化內(nèi)核的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) OSInit()函數(shù) */

/* 注冊(cè)用戶(hù)進(jìn)程 OSTaskCreate()函數(shù)*/

/* 系統(tǒng)啟動(dòng) OSStart()函數(shù) */}12345678910

OSInit會(huì)初始化內(nèi)核用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，了解這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)理解UCOS是必須的，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這里只做個(gè)簡(jiǎn)要的描述，在之后的文章里再詳細(xì)解釋。

普通全局變量

用于描述一些內(nèi)核的屬性。一些計(jì)數(shù)器（比如計(jì)算一共進(jìn)行了幾次中斷），狀態(tài)器（比如是否已經(jīng)進(jìn)入多任務(wù)環(huán)境）。

OSPrioCur
OSPrioHighRdy
OSTCBCur
OSTCBHighRdy
OSTime
OSIntNesting
OSLockNesting
OSCtxSwCtr
OSTaskCtr
OSRunning
OSCPUUsage
OSIdleCtrMax
OSIdleCtrRun
OSIdleCtr
OSStatRdy
OSIntExitY

數(shù)組

就緒隊(duì)列，用于調(diào)度算法。

鏈表

這個(gè)描述進(jìn)程屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般叫做PCB(Process control block)，UCOS里叫作TCB(Task control block)。所有的操作系統(tǒng)都會(huì)定義這樣一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。