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

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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。

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