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[導讀]μC/OSII任務(wù)創(chuàng)建和銷毀的用戶接口改善

引 言:

  就目前而言,μC/OSII[1]稱得上是最小的操作系統(tǒng)內(nèi)核軟件。它由Jean J. Labrosse于1992年推出第一版,立刻在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域引起強烈反響,而其本人也早已成為嵌入式系統(tǒng)會議(美國)的顧問委員會成員。μC/OS最鮮明特點就是源碼公開,便于移植和維護,而且對于學校研究完全免費,只有在應(yīng)用于盈利項目時才需要支付少量的版權(quán)費,特別適合一般使用者的學習、研究和開發(fā)。自問世以來,μC/OS的穩(wěn)定性和可靠性得到了廣泛認可,現(xiàn)已通過美國FAA認證,并被眾多的研究開發(fā)者作為操作系統(tǒng)的樣板,移植到各種的硬件平臺上。

1 μC/OS任務(wù)用戶接口的缺點   μC/OSII中任務(wù)的用戶接口并不友善,與眾多程序員熟悉的Windows多任務(wù)接口相異較大。

  首先,μC/OSII中任務(wù)的棧空間完全由用戶自行管理,系統(tǒng)只是簡單的要求用戶創(chuàng)建任務(wù)時傳入棧地址,而不參與棧空間的申請和釋放。為了簡化,μC/OS的示例程序以靜態(tài)數(shù)組作為任務(wù)棧。??臻g的放任自流在帶來一定靈活性的同時也會帶來問題。有些用戶仿照示例程序,大量以靜態(tài)數(shù)組形式作為任務(wù)棧,極大地浪費了嵌入式系統(tǒng)極為珍貴的內(nèi)存空間;而有些用戶在任務(wù)開始時申請了??臻g,在任務(wù)結(jié)束時卻忘記釋放,造成難以跟蹤的內(nèi)存漏洞。

  其次,在μC/OSII中任務(wù)結(jié)束時,需要手工調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進入睡眠態(tài),不能簡單的返回。這是因為μC/OSII規(guī)定任務(wù)必須為無限循環(huán)或自銷毀形式,而流行的大多數(shù)操作系統(tǒng),任務(wù)結(jié)束后只是簡單的返回,由系統(tǒng)幫助釋放任務(wù)占據(jù)的資源。

  2002年,隨著我國相關(guān)下游產(chǎn)業(yè),包括移動通信、信息家電以及工業(yè)控制等領(lǐng)域的快速發(fā)展,嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)迎來了極佳的發(fā)展時機。強勁的市場需求帶來了研發(fā)的快速增長,越來越多的軟件公司投入到嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)中。但是國內(nèi)嵌入式產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀是,程序員素質(zhì)在數(shù)量上呈現(xiàn)金字塔狀況,高級程序員很少,廣大對Windows編程熟悉但對嵌入式開發(fā)陌生的普通程序員占據(jù)金字塔的底端。

  若希望在數(shù)量龐大的普通程序員中應(yīng)用μC/OSII,減少Bug產(chǎn)生的來源,那么對其任務(wù)接口作出簡化處理是必要的。

2 對μC/OS調(diào)度算法的改善 

  本文參考國內(nèi)程序員很熟悉的Windows多線程接口,對μC/OS任務(wù)接口做出改進,增強易用性和用戶親和力。本文在任務(wù)創(chuàng)立時幫助用戶申請??臻g,并在初始化用戶棧時,將任務(wù)銷毀函數(shù)壓入棧中,使其能在用戶任務(wù)返回時自動調(diào)用,自動釋放??臻g,并調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進入睡眠態(tài)。

  增加接口OSNewTaskCreate和OSAutoTaskDel。OSNewTaskCreate用于創(chuàng)建任務(wù),該函數(shù)在系統(tǒng)內(nèi)核中代替用戶申請??臻g,并在初始化棧內(nèi)容時壓入OSAutoTaskDel地址。改進后的OSNewTaskCreate接口如下:

  INT8UOSNewTaskCreate(任務(wù)地址pThead,參數(shù)pData,棧大小dwStackSize,優(yōu)先級prio);

  用戶傳入需要??臻g的大?。╠wStackSize)而不是棧地址,如果dwStackSize為零,則棧空間為系統(tǒng)預設(shè)的大小。系統(tǒng)調(diào)用OSMemGet在棧內(nèi)存分區(qū)(MemoryPartition)中申請該空間。該棧內(nèi)存分區(qū)在系統(tǒng)初始化時調(diào)用OSMemCreate分配,用來統(tǒng)一管理所有的用戶棧。接下來的步驟和μC/OS完全相同,這里不再詳述。

 

棧空間申請了,在哪里釋放呢?可以通過修改棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit,把OSAutoTaskDel地址壓入任務(wù)棧中。修改前,OSTaskStkInit形成的棧在x86平臺上的內(nèi)容如圖1所示。

  任務(wù)第一次被調(diào)度進入運行態(tài)時,系統(tǒng)模仿從中斷返回,會開始執(zhí)行用戶任務(wù)[1]。圖1中“任務(wù)開始地址”處,理論上應(yīng)該為任務(wù)的返回地址,但在μC/OSII中,任務(wù)函數(shù)必須為無限循環(huán)結(jié)構(gòu)或自銷毀形式,不能有返回點。因此,僅僅簡單添入任務(wù)開始地址,如果用戶任務(wù)返回,則會有不可預料的后果。修改OSTaskStkInit使棧的內(nèi)容如圖2所示。

此時,用戶任務(wù)的棧內(nèi)容與OSAutoTaskDel函數(shù)用pdata作參數(shù)調(diào)用它的棧內(nèi)容完全相同。所以在用戶任務(wù)返回時,自動調(diào)用OSAutoTaskDel函數(shù),省去了手工調(diào)用OSTaskDel的麻煩。在OSAutoTaskDel中,先釋放??臻g,之后調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進入睡眠態(tài)。

結(jié)語

  本文對μC/OSII中任務(wù)的用戶接口進行了改善,使之更加方便易用、易于維護,并減少了錯誤出現(xiàn)的機會。通過以上方法,希望能使μC/OSII為普通嵌入式程序員所接受。

 

 

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關(guān)于μC/OS-II系列軟件版權(quán)的說明

Micrium 公司產(chǎn)品包括μC/OS-II,μC/GUI,uC/FS,μC/TCP-IP,μC/USB等。Micrium 公司提供嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用方面的產(chǎn)品,并對其軟件擁有知識產(chǎn)權(quán)。Micrium花費了大量的時間和財力為嵌入式領(lǐng)域提供高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。所有上述產(chǎn)品都以源代碼的形式提供給客戶,具有極大的適用性。產(chǎn)品不是免費軟件,也不是開放源碼的軟件,因此,不能免費使用,需要清楚的闡明μC/OS-II和系列的軟件不是開放源碼的免費軟件,這是和Linux完全不一樣的。

開發(fā)和研究者可以通過購買Micrium公司的Jean先生的μC/OS-II的書籍,而得到μC/OS-II源代碼,但是僅可以作為個人和學校學習使用,所有和μC/OS-II直接和間接相關(guān)的商業(yè)目的行為,必須購買使用μC/OS-II及系列產(chǎn)品的商業(yè)授權(quán),包括芯片/單板/系統(tǒng)廠家的任何參考設(shè)計,教學設(shè)備和最終的產(chǎn)品,如果沒有得到Micrium公司Jean先生簽字的合法授權(quán)都是不合法的使用, 這在μC/OS-II的書籍Micrium公司(www.micrium.com)和中國代理商-北京麥克泰軟件公司網(wǎng)站(www.bmrtech.com)上面中有明確規(guī)定。

Micrium公司其它軟件如μC/GUI,μC/FS,μC/TCP-IP,μC/USB 等的銷售模式與μC/OS-II不同,如果沒有購買使用授權(quán),完全不可以擁有該源代碼,也不能將源代碼用于產(chǎn)品的設(shè)計,培訓,教學和生產(chǎn)。

μC/OS-II, μC/GUI,μC/FS,μC/TCP-IP,μC/USB 等授權(quán)方式有:單個產(chǎn)品、產(chǎn)品線(系列)、按照CPU 劃分的產(chǎn)品三種形式,μC/OS-KA,μC/OS-VIEW 等工具是按照使用人的數(shù)目收取費用的,相對起傳統(tǒng)的RTOS 動輒2-3萬美圓的開發(fā)費用和每塊單板的使用費(根據(jù)數(shù)量從數(shù)百到幾個美圓),μC/OS-II及系列產(chǎn)品是采用一次性的收費方式,應(yīng)該只是大約相當于傳統(tǒng)RTOS 的10-20% 的總體費用。

如果您正在將μC/OS-II系列軟件用于您的產(chǎn)品,您需要購買并獲得正式使用授權(quán)。

北京麥克泰軟件技術(shù)有限公司

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