ucos基本概念學(xué)習(xí)和基本的使用

最近項(xiàng)目開發(fā)需要用到ucos，之前有聽說過，但沒用過，之前一直從事的與Linux相關(guān)的開發(fā)工作，基于應(yīng)用的學(xué)習(xí)，所以本文偏向于應(yīng)用的認(rèn)知，只具備以下的認(rèn)知即可進(jìn)行開發(fā)啦，OS，其實(shí)都差不多。

   本文只是個(gè)人學(xué)習(xí)ucos的理解，也參考了邵貝貝老師以及其它網(wǎng)站上的學(xué)習(xí)教程。

內(nèi)核調(diào)度的方法：時(shí)間片輪洵、優(yōu)先級(jí)調(diào)度

不可剝奪性內(nèi)核與可剝奪性內(nèi)核的含義：

(1)不可剝奪性內(nèi)核的好處就是只要這個(gè)任務(wù)不主動(dòng)放棄CPU，那么別的任務(wù)是不能被搶奪的。

(2)可剝奪性內(nèi)核對(duì)于一個(gè)優(yōu)先級(jí)較低的來說，它的實(shí)時(shí)性可能不是很好，但是對(duì)于一個(gè)優(yōu)先級(jí)較高的來說，它的實(shí)時(shí)性是相當(dāng)好的，只要這個(gè)任務(wù)需要執(zhí)行，他就會(huì)立馬執(zhí)行，這個(gè)就是可剝奪性內(nèi)核。

Ucos屬于優(yōu)先級(jí)調(diào)度====>可剝奪性內(nèi)核，數(shù)字越小，優(yōu)先級(jí)越大。

專業(yè)術(shù)語

(1)代碼的臨界段

指處理時(shí)不可分割的代碼。一旦這段代碼開始執(zhí)行，不允許中斷的打入。

在進(jìn)入臨界段代碼之前，需要關(guān)中斷，執(zhí)行完臨界段代碼，開中斷。

(2)資源和共享資源

資源：任何為任務(wù)所占用的實(shí)體。如：打印機(jī)，鍵盤，顯示器等。另外資源也可以是一個(gè)變量，一個(gè)結(jié)構(gòu)或者一個(gè)數(shù)組。

共享資源：被一個(gè)以上的任務(wù)使用的資源。

如果要使用共享資源，必須滿足互斥：（獨(dú)占）

滿足互斥的方法如下：

1、  關(guān)中斷和開中斷

在使用這個(gè)全局變量或者共享資源之前呢，我們首先把這個(gè)中斷給關(guān)掉，當(dāng)共享資源使用完畢以后，我們?cè)侔堰@個(gè)中斷給打開就行了

2、  使用測(cè)試并置位指令

3、  任務(wù)禁止切換，使用，允許任務(wù)切換

不被任務(wù)打斷，意味著不會(huì)被別的任務(wù)打斷，這時(shí)就可以使用共享資源，使用完再開啟任務(wù)切換。

4、  使用信號(hào)量

方法與使用測(cè)試并置位指令類似，但注意使用共享資源，首先要獲取這個(gè)信號(hào)量，獲取后才能使用共享資源，使用完以后，需要釋放信號(hào)量。

(3)死鎖

死鎖也稱為抱死。指2個(gè)任務(wù)無限期的互相等待對(duì)方控制的資源。

簡(jiǎn)單的說就是兩個(gè)任務(wù)分別都有它們相互的共享資源，一個(gè)任務(wù)在執(zhí)行的過程中必須等待這個(gè)共享資源，而這個(gè)資源又正在另外一個(gè)任務(wù)利用，另外一個(gè)也是出現(xiàn)一樣的情況。我等你，你等我，但最后誰都無法等待誰。

(4)UCOS任務(wù)間的同步

1、信號(hào)量

最簡(jiǎn)單的理解就是全局變量的置位，一個(gè)任務(wù)設(shè)置一個(gè)全局變量，而另一個(gè)任務(wù)不斷檢測(cè)這個(gè)變量，如果是想要的那個(gè)結(jié)果，那么就響應(yīng)，但信號(hào)量和全局變量置位的方式不大一樣，信號(hào)量是可控的。

2、互斥信號(hào)量

最簡(jiǎn)單的理解就是一個(gè)任務(wù)使用資源，另外一個(gè)不能使用，這就構(gòu)成了互斥關(guān)系，必須等待資源使用完了，才能給下一個(gè)任務(wù)使用。

3、事件標(biāo)志組

多任務(wù)同步的手段，比如當(dāng)我們使用組合按鍵去響應(yīng)多個(gè)任務(wù)的時(shí)候就會(huì)用到。

(5)任務(wù)間通信

1、消息郵箱

數(shù)據(jù)交互的過程，一個(gè)任務(wù)負(fù)責(zé)把消息推送出去，其它的任務(wù)就負(fù)責(zé)去接收這個(gè)消息，消息可以各種數(shù)據(jù)類型組成的數(shù)據(jù)，并且，基于郵箱的特點(diǎn)，兩個(gè)任務(wù)之間是可以不斷進(jìn)行收發(fā)的。

2、消息隊(duì)列

就是多個(gè)消息郵箱構(gòu)成的隊(duì)列。

(6)中斷

中斷執(zhí)行的時(shí)間越短越好，越長(zhǎng)則會(huì)影響程序的實(shí)時(shí)性。

進(jìn)入中斷函數(shù)：OS-IntEnter();

退出中斷函數(shù)：OS-IntExit();

中斷計(jì)數(shù)器：ISRCounter，相當(dāng)于引用計(jì)數(shù)，來一個(gè)中斷就加一，中斷退出的時(shí)候就減一。

(7)時(shí)鐘節(jié)拍

其實(shí)就是由硬件實(shí)現(xiàn)的，類似單片機(jī)的晶振產(chǎn)生的頻率。

(8)使用步驟

1、初始化OS  OS_Init();

2、創(chuàng)建任務(wù)   OSTaskCreate或者OSTaskCreateExt

3、執(zhí)行OS    OS_Start();

任務(wù)相關(guān)的函數(shù)

建立任務(wù)函數(shù)

OSTaskCreate(void(*task)(void*pd),void*pdata,OS_STK*ptos,INTU prio);

參數(shù)：

task:指向任務(wù)函數(shù)的函數(shù)指針
pdata:給任務(wù)的參數(shù)指針
ptos:是分配給任務(wù)的堆棧的棧頂指針
prio:任務(wù)優(yōu)先級(jí)

INT8U OSTaskCreateExt (void (*task)(void *p_arg),  void *p_arg,
OS_STK *ptos, INT8U prio,
INT16U id, OS_STK *pbos,
INT32U stk_size,  void *pext,

INT16U opt);

參數(shù)：
task:指向任務(wù)函數(shù)的函數(shù)指針
pdata:給任務(wù)的參數(shù)指針
ptos:是分配給任務(wù)的堆棧的棧頂指針
prio:任務(wù)優(yōu)先級(jí)
id:任務(wù)ID號(hào)，范圍0-65535
pbos:任務(wù)堆棧的棧底指針
stk_size:任務(wù)堆棧大小
pext:用戶補(bǔ)充存儲(chǔ)區(qū)，對(duì)TCB的擴(kuò)充，不用設(shè)置為0
opt:任務(wù)選項(xiàng)，有三個(gè)，分別為:OS_TASK_OPT_STK_CHK、OS_TASK_OPT_STK_CLR 和 OS_TASK_OPT_SAVE_FP
 表示檢查任務(wù)堆棧、任務(wù)堆棧清零和保存浮點(diǎn)(FPU)寄存器。
 
任務(wù)刪除:其實(shí)是把任務(wù)置于睡眠狀態(tài)，并不是把任務(wù)代碼給刪除了
INT8U OSTaskDel(INT8U prio);
prio:任務(wù)的優(yōu)先級(jí)

請(qǐng)求任務(wù)刪除  
INT8U OSTaskDelReq(INT8U prio);

改變?nèi)蝿?wù)優(yōu)先級(jí)
INT8U OSTaskChangePrio(INT8U oldprio,INT8U newprio);

任務(wù)掛起和恢復(fù)
INT8U OSTaskSuspend(INT8U prio);

INT8U OSTaskResume(INT8U prio);

兩個(gè)事件之間的通訊是基于一個(gè)模型：
任務(wù)1 ===> 發(fā)送事件       <=====請(qǐng)求事件<====任務(wù)2 


事件控制塊結(jié)構(gòu)
typedef struct
{
INT8U OSEventType; //事件的類型
INT16U OSEventCnt;  //信號(hào)量計(jì)數(shù)器
void *OSEventPtr; //消息或消息隊(duì)列的指針
INT8U OSEventGrp;  //等待事件的任務(wù)組
INT8U OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE];//任務(wù)等待表
#if OS_EVENT_NAME_EN > 0u
INT8U *OSEventName; //事件名
#endif
} OS_EVENT;


信號(hào)量：
對(duì)應(yīng)事件控制塊結(jié)構(gòu)的事件類型為OS_EVENT_TYPE_SEM

1、創(chuàng)建信號(hào)量
OS_EVENT *OSSemCreate (INT16U cnt);
cnt:信號(hào)量計(jì)數(shù)器的初始值
return:返回值為已經(jīng)創(chuàng)建的信號(hào)量的指針

2、請(qǐng)求信號(hào)量函數(shù)
void OSSemPend ( OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err);
pevent:被請(qǐng)求信號(hào)量的指針
timeout：等待時(shí)限
err:錯(cuò)誤信息

3、發(fā)送信號(hào)量函數(shù)(釋放信號(hào)量)
INT8U OSSemPost(OS_EVENT *pevent);
pevent:信號(hào)量指針
return:成功返回值為OS_ON_ERR,否則會(huì)根據(jù)錯(cuò)誤類型返回OS_ERR_EVENT_TYPE、OS_SEM_OVF

4、刪除信號(hào)量函數(shù)
OS_EVENT *OSSemDel (OS_EVENT *pevent,INT8U opt, INT8U *err);
pevent:要?jiǎng)h除的信號(hào)量指針
opt:刪除條件選項(xiàng)
err:錯(cuò)誤信息


郵箱：
任務(wù)與任務(wù)之間傳遞數(shù)據(jù)的方式。
對(duì)應(yīng)事件控制塊結(jié)構(gòu)的事件類型為OS_EVENT_TYPE_MBOX

1、創(chuàng)建郵箱函數(shù)
OS_EVENT *OSMboxCreate (void *msg);
msg:消息指針
return:返回值為消息郵箱的指針。
使用: OS_EVENT *msg_ptr = NULL ;
 u8 *msg_string = "hello world" ;
 msg_ptr = OSMboxCreate(msg_string);

2、向郵箱發(fā)送消息的函數(shù)
INT8U OSMboxPost (OS_EVENT *pevent,void *msg);
pevent:消息郵箱的指針
msg:消息指針

3、請(qǐng)求郵箱指針
void *OSMboxPend (OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err);
pevent:消息郵箱的指針
timeout:等待時(shí)限
err:錯(cuò)誤信息


4、查詢郵箱狀態(tài)函數(shù)
INT8U OSMboxQuery(OS_EVENT *pevent,OS_MBOX_DATA *pdata);
pevent:消息郵箱指針
pdata:存放郵箱信息的結(jié)構(gòu)

5、刪除郵箱函數(shù)
OS_EVENT *OSMboxDel(OS_EVENT *pevent,INT8U opt,INT8U *err);
pevent:消息郵箱指針
opt:刪除選項(xiàng)

err：錯(cuò)誤信息

暫時(shí)就這樣吧，后面用到了再加進(jìn)來。

參考：

1、邵貝貝老師的書籍。

2、麥子學(xué)院ucos wiki教程：http://www.maiziedu.com/wiki/iot/ucoskernel/