手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（四）
再回到那个重要的函数：
void OS_Sched (void) { #if OS_CRITICAL_METHOD == 3u /* Allocate storage for CPU status register */ OS_CPU_SR cpu_sr = 0u; #endif OS_ENTER_CRITICAL(); if (OSIntNesting == 0u) { /* Schedule only if all ISRs done and ... */ if (OSLockNesting == 0u) { /* ... scheduler is not locked */ OS_SchedNew(); OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy]; if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) { /* No Ctx Sw if current task is highest rdy */ #if OS_TASK_PROFILE_EN > 0u OSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++; /* Inc. # of context switches to this task */ #endif OSCtxSwCtr++; /* Increment context switch counter */ OS_TASK_SW(); /* Perform a context switch */ } } } OS_EXIT_CRITICAL(); }
在经过了OS_SchedNew的处理后，OSPrioHighRdy变量里面存的，自然就是即将准备执行的那个任务的优先级。
那么这个OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy]数组又是什么意思？
我们在前面就已经看过它的定义了：
OS_EXT OS_TCB *OSTCBPrioTbl[63 + 1u];
typedef struct os_tcb { OS_STK *OSTCBStkPtr; /* Pointer to current top of stack */ struct os_tcb *OSTCBNext; /* Pointer to next TCB in the TCB list */ struct os_tcb *OSTCBPrev; /* Pointer to previous TCB in the TCB list */ INT32U OSTCBDly; /* Nbr ticks to delay task or, timeout waiting for event */ INT8U OSTCBStat; /* Task status */ INT8U OSTCBStatPend; /* Task PEND status */ INT8U OSTCBPrio; /* Task priority (0 == highest) */ INT8U OSTCBX; /* Bit position in group corresponding to task priority */ INT8U OSTCBY; /* Index into ready table corresponding to task priority */ OS_PRIO OSTCBBitX; /* Bit mask to access bit position in ready table */ OS_PRIO OSTCBBitY; /* Bit mask to access bit position in ready group */ } OS_TCB;
在UCOSII中管理任务的是一个双向的链表，具体而言，它就是用来存储一个任务的基本信息，我们这个系统一共可以管理64个任务，因此上面那个数组的元素个数也就是64，数组的具体内容是任务的信息，而它的下标，就是对应的优先级。
因此，OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy]这句代码的意思就是把刚才找出来的那个在就绪任务中，优先级最高的那个任务的信息，传递给一个专门用来管理当前将要执行的任务内部变量中（当然，这个变量也是结构体）。
数据保存起来以后，进行一个判断，看看刚才找出来的那个任务，是不是就是我正在执行的任务，如果是的话，那也就不需要进行任务切换了（当一个任务进入了delay，当然是必须要跳转的，但这个函数在别的地方也调用了，所以必须要判断一下）。
#if OS_TASK_PROFILE_EN > 0u OSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++; /* Inc. # of context switches to this task */ #endif
这段代码不用太过在意，它就是统计一下我这个任务被执行了多少，如果不把宏打开，它甚至都无法执行，因此对内核理解没有什么意义。
OSCtxSwCtr++;
这句话也一样，作用仅限于统计系统中的任务，一共发生过多少次切换，对理解调度意义不大。
OS_TASK_SW(); /* Perform a context switch */
这个函数是重点，但不必过度关心，它就是真正执行任务切换的函数，是一个宏，由汇编写成。
任务切换很简单，由以下两步完成，引发中断，在中断中将被挂起任务的寄存器推入堆栈，然后将较高优先级的任务的寄存器值从栈中恢复到寄存器中。
在操作系统中，就绪任务的栈结构总是看起来跟刚刚发生过中断一样，所有微处理器的寄存器都保存在栈中。换句话说，操作系统运行就绪态的任务所要做的一切，只是恢复所有的MCU寄存器并运行中断返回指令。为了做任务切换，运行OS_TASK_SW()，人为模仿了一次中断。
多数微处理器有软中断指令或者陷阱指令TRAP来实现上述操作。中断服务子程序或陷阱处理（Trap hardler），也称作事故处理（exception handler），必须提供中断向量给汇编语言函数OSCtxSw()。OSCtxSw()除了需要OS_TCBHighRdy指向即将被挂起的任务，还需要让当前任务控制块OSTCBCur指向即将被挂起的任务
这个函数如果是从一个MCU到另一个MCU移植系统，那需要重点关注，不过如果是学习UCOSII系统内核，那么不必过度纠结，只需要知道，它的作用就可以，引发一个中断，把任务切换到就绪任务中，优先级最高的那一个里去执行。
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到现在为止，在UCOSII中，从一个人任务进入延时休眠，再到另一个就绪任务切换出来的流程应该都明白了。
：进入延时→挂起当前任务→在就绪任务中寻找优先级最高的任务→引发中断→切换新任务。
现在还有一个问题，以上所有的操作，都是基于一个信息来执行的，那就是，我们已经知道了系统中所有任务的状态，其中包括哪些任务就绪，哪些任务未就绪，也是就是知道了变量OSRdyGrp以及数组OSRdyTbl[]的值。
先前讲过，当一个任务进入延时以后，会让自己进入未就绪状态，对应操作就是把自己的就绪状态清空，对应的代码如下红色部。
void OSTimeDly (INT32U ticks) { INT8U y; #if OS_CRITICAL_METHOD == 3u /* Allocate storage for CPU status register */ OS_CPU_SR cpu_sr = 0u; #endif if (OSIntNesting > 0u) { /* See if trying to call from an ISR */ return; } if (OSLockNesting > 0u) { /* See if called with scheduler locked */ return; } if (ticks > 0u) { /* 0 means no delay! */ OS_ENTER_CRITICAL(); y = OSTCBCur->OSTCBY; /* Delay current task */ OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX; if (OSRdyTbl[y] == 0u) { OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY; } OSTCBCur->OSTCBDly = ticks; /* Load ticks in TCB */ OS_EXIT_CRITICAL(); OS_Sched(); /* Find next task to run! */ } }
上面的红色代码只是处理了需要挂起的任务（清空当前任务的就绪状态管理变量），但是那些需要就绪的任务的处理（设定新任务的就绪状态），又是在哪里执行的呢？
也就是说，这两个数据到底是在哪里被赋值，任务就绪管理表是在何处被更新的呢？这个是下面需要解决的问题。
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众所周知，使用UCOSII操作系统，在MCU的硬件上必须要有滴答时钟，このクロックの設定により，一定の周波数で割り込みが発生する，そして、システムの任务就绪管理表，就是在滴答时钟的中断服务函数中更新的。
要使用硬件外设，首先肯定要进行初始化，我在系统的启动任务中进行滴答时钟的初始化：
void delay_init() { #if SYSTEM_SUPPORT_OS u32 reload; #endif SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); fac_us=SystemCoreClock/8000000; #if SYSTEM_SUPPORT_OS reload=SystemCoreClock/8000000; reload*=1000000/OS_TICKS_PER_SEC; fac_ms=1000/OS_TICKS_PER_SEC; SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk; SysTick->LOAD=reload; SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; #endif }
上面那个函数很简单，基本上做过STM32逻辑编程的同学都能很轻松看懂，我用的单片机的时钟是外部8M晶振，OS_TICKS_PER_SEC宏等于1000，那么就是设定滴答时钟每隔1毫秒发生一次中断。
当每次发生中断以后，系统将会怎么处理呢？或者说，为什么UCOSII操作系统一定需要滴答时钟？滴答时钟在系统中到底有什么作用？
当中断发生以后，硬件会自动调用在启动文件中弱定义的中断服务函数：
void SysTick_Handler(void) { if(delay_osrunning==1) { OSIntEnter(); OSTimeTick(); OSIntExit(); } }
第一个if语法是判断系统是否处于运行状态，当然，如果系统还没运行，一切都是没有意义的，当系统已经开始运行以后，每隔1毫秒发生中断，便会执行那3个函数，另外两个先不用关注，直接看第二个函数：OSTimeTick。
这个函数属于系统内核，它的定义如下：
void OSTimeTick (void) { OS_TCB *ptcb; if (OSRunning == OS_TRUE) { ptcb = OSTCBList; /* Point at first TCB in TCB list */ while (ptcb->OSTCBPrio != OS_TASK_IDLE_PRIO) { /* Go through all TCBs in TCB list */ OS_ENTER_CRITICAL(); if (ptcb->OSTCBDly != 0u) { /* No, Delayed or waiting for event with TO */ ptcb->OSTCBDly--; /* Decrement nbr of ticks to end of delay */ if (ptcb->OSTCBDly == 0u) { /* Check for timeout */ if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_PEND_ANY) != OS_STAT_RDY) { ptcb->OSTCBStat &= (INT8U)~(INT8U)OS_STAT_PEND_ANY; /* Yes, Clear status flag */ ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_TO; /* Indicate PEND timeout */ } else { ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_OK; } if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_SUSPEND) == OS_STAT_RDY) { /* Is task suspended? */ OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY; /* No, Make ready */ OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX; } } } ptcb = ptcb->OSTCBNext; /* Point at next TCB in TCB list */ OS_EXIT_CRITICAL(); } } }
这个函数比较长，我删掉了那些与内核调度无关的部分方便理解。
ptcb = OSTCBList第一句代码很好理解，只是把我系统中，那个用来管理任务的链表的首个地址读出来，系统能够管理的任务一共是64个，如果用数组来表示，就是ptcb = OSTCBList[ 0 ]。
然后进入一个循环，这个循环的条件是红色代码ptcb->OSTCBPrio != OS_TASK_IDLE_PRIO，指针ptcb指向的地方不等于空闲任务，如果用数组来表示就是ptcb ！= OSTCBList[ 63]。
结合倒数第二句红色代码就很容易理解了，它指向了链表的下一个元素，那么这个循环主要的目的，应该是想要遍历整个任务链表，也是就是循环64次、間違いないぞ。
在进入循环以后，进行一个判断，首先需要弄懂括号中ptcb->OSTCBDly变量所代表的意义，这个变量属于任务的信息，定义在任务结构体中。
举个例子来说明：
void App0_task(void *pdata) { while(1) { Print_Task(); delay_ms(100); }; }
我这个优先级为0 的任务，在执行完打印功能以后会进入一个延时函数，这里传递的参数是100，那么ptcb->OSTCBDly也就等于100了，这个在前面说过，具体过程可以跟踪进去，最后发现是下面那句红色代码赋值：
void OSTimeDly (INT32U ticks) { INT8U y; #if OS_CRITICAL_METHOD == 3u /* Allocate storage for CPU status register */ OS_CPU_SR cpu_sr = 0u; #endif if (OSIntNesting > 0u) { /* See if trying to call from an ISR */ return; } if (OSLockNesting > 0u) { /* See if called with scheduler locked */ return; } if (ticks > 0u) { /* 0 means no delay! */ OS_ENTER_CRITICAL(); y = OSTCBCur->OSTCBY; /* Delay current task */ OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX; if (OSRdyTbl[y] == 0u) { OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY; } OSTCBCur->OSTCBDly = ticks; /* Load ticks in TCB */ OS_EXIT_CRITICAL(); OS_Sched(); /* Find next task to run! */ } }
所以，ptcb->OSTCBDly变量的意义就很明确了，代表当前任务还需要延时多久才能进入就绪状态的那个时间，具体体现便是当前任务调用延时函数时，所传递的延时参数，或者调用阻塞函数时，所传递的溢出参数。
再回到那个函数：
void OSTimeTick (void) { OS_TCB *ptcb; if (OSRunning == OS_TRUE) { ptcb = OSTCBList; /* Point at first TCB in TCB list */ while (ptcb->OSTCBPrio != OS_TASK_IDLE_PRIO) { /* Go through all TCBs in TCB list */ OS_ENTER_CRITICAL(); if (ptcb->OSTCBDly != 0u) { /* No, Delayed or waiting for event with TO */ ptcb->OSTCBDly--; /* Decrement nbr of ticks to end of delay */ if (ptcb->OSTCBDly == 0u) { /* Check for timeout */ if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_PEND_ANY) != OS_STAT_RDY) { ptcb->OSTCBStat &= (INT8U)~(INT8U)OS_STAT_PEND_ANY; /* Yes, Clear status flag */ ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_TO; /* Indicate PEND timeout */ } else { ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_OK; } if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_SUSPEND) == OS_STAT_RDY) { /* Is task suspended? */ OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY; /* No, Make ready */ OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX; } } } ptcb = ptcb->OSTCBNext; /* Point at next TCB in TCB list */ OS_EXIT_CRITICAL(); } } }
判断任务的延时参数不为0。（只有两种情况任务的延时参数才会为0 ，1.任务已经是就绪状态 2.对应优先级的任务不存在。但是这两种状态都不需要在多做处理）
现在既然已经进入了中断，那就说明延时已经经过了1毫秒，这时把任务的延时参数自减1，比如说，如果是上面那个优先级为0的任务，它的延时初始值是100，现在就变成了99，再次判断，如果依然不为0，那么把指针指向下一个优先级为1的任务……以此类推，直到64个任务全都被判断了一遍（所以说，系统节拍千万不要设置的太小，不然系统负担会很大，因为每次滴答时钟发生中断，它都需要完整的遍历一次任务链表，里面所需要执行的代码量可不是少啊！）。
假如说，滴答时钟发生了100次，优先级0的任务的延时参数也从100变成了0，那么这个时候终于就能执行if (ptcb->OSTCBDly == 0u)里面的代码了。
if (ptcb->OSTCBDly == 0u) { /* Check for timeout */ if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_PEND_ANY) != OS_STAT_RDY) { ptcb->OSTCBStat &= (INT8U)~(INT8U)OS_STAT_PEND_ANY; /* Yes, Clear status flag */ ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_TO; /* Indicate PEND timeout */ } else { ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_OK; } if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_SUSPEND) == OS_STAT_RDY) { /* Is task suspended? */ OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY; /* No, Make ready */ OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX; } }
红色的那部分代码是判断任务的一些机制，比如是否有等待信号，邮箱，标志，队列等消息，或者说，任务等待的消息是否时间溢出等等。
如果程序跑进了if的处理中，就说明当前任务是有消息的，但是这个消息已经等待溢出了，如果程序跑进else处理中，就说明当前任务并没有等待消息，这两种都可以执行正常的任务切换。
if (ptcb->OSTCBDly == 0u) { /* Check for timeout */ if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_PEND_ANY) != OS_STAT_RDY) { ptcb->OSTCBStat &= (INT8U)~(INT8U)OS_STAT_PEND_ANY; /* Yes, Clear status flag */ ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_TO; /* Indicate PEND timeout */ } else { ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_OK; } if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_SUSPEND) == OS_STAT_RDY) { /* Is task suspended? */ OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY; /* No, Make ready */ OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX; } }
下一个if。
如果当前任务没有处于被挂起的状态，那就执行……重点：任务就绪管理表的更新。（所以，任务就绪管理表的两个变量就是在这里更新的。）
设定组号的偏移量，设定组内的偏移量：
在之前所讲的进行最高优先级查表的函数中，便可以根据这两个变量找到最高优先级的任务。
static void OS_SchedNew (void) { #if OS_LOWEST_PRIO <= 63u /* See if we support up to 64 tasks */ INT8U y;
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]); #endif }
回顾一下最高优先级的查表算法：
如果当前是优先级为0的任务，那么ptcb->OSTCBBitY == 0x01，ptcb->OSTCBBitX == 0x01；设定的OSRdyGrp == 0x01，OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] == OSRdyTbl[0x00] == 0x01。
y == OSUnMapTbl[OSRdyGrp] == OSUnMapTbl[0x01] = 0x00；
OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]] == OSUnMapTbl[OSRdyTbl[0]] == OSUnMapTbl[0x01] == 0x00；
寻找到的优先级为OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]) == (INT8U)((0 << 3u) + 0) == 0x00
如果当前是优先级为12的任务，那么ptcb->OSTCBBitY == 0x02，ptcb->OSTCBBitX == 0x10；设定的OSRdyGrp == 0x02，OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] == OSRdyTbl[0x01] == 0x10。
y == OSUnMapTbl[OSRdyGrp] == OSUnMapTbl[0x02] = 1；
OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]] == OSUnMapTbl[OSRdyTbl[2]] == OSUnMapTbl[0x10] == 4；
寻找到的优先级为OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]) == (INT8U)((2 << 3u) + 4) == 8 + 4 == 12
待续……
