手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（五）
整个UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略便是如此，现在进行一个总结：
①某个任务在执行中，每隔一定周期发生滴答时钟中断，在中断中遍历整个任务链表，更新每个任务的延时时间，修改就绪状态。
②任务执行完毕后，进入延时函数，在延时函数中会把当前任务挂起（清空当前任务的就绪状态，使其进入未就绪状态），然后根据查表发找到在就绪任务中，优先级最高的那一个任务。
③找到新任务以后，人工强制发生一个中断，保存上个任务的堆栈信息，弹出下个任务的堆栈信息，同时更改PC指针，进行任务切换。
经过以上三个步骤，便可以完成任务的调度。
现在回到第一篇提出的那个问题：UCOSII到底是如何保证它的实时性的呢？
如果任务的调度都是发生在当前任务进入延时之后，似乎操作系统根本无法自身的保障实时性。
比如一个优先级最低的任务由于某些处理非常耗费时间，它一直无法进入延时，导致无法进入任务切换，那么优先级高的任务反而是一只都无法被执行了……
同样在第一篇说过，UCOSII系统除了在当前任务进入延时函数会发生调度之外，还有别的时机会进行任务切换：
1.当前任务进入了延时。
2.当前任务被挂起。
3.当前任务执行时，发生了某些中断。
第1点我们已经全部讲完，第2点非常好理解，我们现在看一个函数：OSTaskSuspend（）
这个函数的作用是把某个任务挂起（也就是不进行调度），现在来分析一个实例：
有一个任务调用了这个函数：
void App1_task(void *pdata) { while(1) { if (OS_ERR_NONE != OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF)) { Dbg_SendStr("App1_task Suspend Error£¡\r\n"); } delay_ms(10); }; }
当前任务执行了红色代码之后，便会把自身挂起来，如果没有再别的地方对它进行激活，这个任务便永远也不会执行下去了。
深入分析OSTaskSuspend函数：
INT8U OSTaskSuspend (INT8U prio) { BOOLEAN self; OS_TCB *ptcb; INT8U y; #if OS_CRITICAL_METHOD == 3u /* Allocate storage for CPU status register */ OS_CPU_SR cpu_sr = 0u; #endif #if OS_ARG_CHK_EN > 0u if (prio == OS_TASK_IDLE_PRIO) { /* Not allowed to suspend idle task */ return (OS_ERR_TASK_SUSPEND_IDLE); } if (prio >= OS_LOWEST_PRIO) { /* Task priority valid ? */ if (prio != OS_PRIO_SELF) { return (OS_ERR_PRIO_INVALID); } } #endif OS_ENTER_CRITICAL(); if (prio == OS_PRIO_SELF) { /* See if suspend SELF */ prio = OSTCBCur->OSTCBPrio; self = OS_TRUE; } else if (prio == OSTCBCur->OSTCBPrio) { /* See if suspending self */ self = OS_TRUE; } else { self = OS_FALSE; /* No suspending another task */ } ptcb = OSTCBPrioTbl[prio]; if (ptcb == (OS_TCB *)0) { /* Task to suspend must exist */ OS_EXIT_CRITICAL(); return (OS_ERR_TASK_SUSPEND_PRIO); } if (ptcb == OS_TCB_RESERVED) { /* See if assigned to Mutex */ OS_EXIT_CRITICAL(); return (OS_ERR_TASK_NOT_EXIST); } y = ptcb->OSTCBY; OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~ptcb->OSTCBBitX; /* Make task not ready */ if (OSRdyTbl[y] == 0u) { OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~ptcb->OSTCBBitY; } ptcb->OSTCBStat |= OS_STAT_SUSPEND; /* Status of task is 'SUSPENDED' */ OS_EXIT_CRITICAL(); if (self == OS_TRUE) { /* Context switch only if SELF */ OS_Sched(); /* Find new highest priority task */ } return (OS_ERR_NONE); }
直接从红色代码部分开始看，他首先判断一下我要挂起的任务是不是自己，现在我们传的参数就是OS_PRIO_SELF，所有它应该执行第一个if判断。
在这个if判断中保存了一下需要挂起的任务的优先级，然后用蓝色代码判断一下需要挂起的任务是否存在（由于我们挂起的是自身，自身肯定是存在的，但是这并不表示这个判断多余，因为如果是一个优先级为1的任务调用这个函数去挂起一个优先级为2的任务，那判断一下还是很必要的）。
然后接下来的几句代码就不用再解释了，和任务进入延时函数把自己的就绪状态情况是一毛一样的处理。
直接看ptcb->OSTCBStat |= OS_STAT_SUSPEND这句代码，变量OSTCBStat 很容易理解，它表示当前任务的状态，整句代码的意义就是给当前任务设定一个已经被人工挂起了的状态，免得在任务调度的时候被调度出来（在滴答时钟中断中有这个变量的判断）。
这句代码以后：
if (self == OS_TRUE) { /* Context switch only if SELF */ OS_Sched(); /* Find new highest priority task */ }
这几句代码也已经很熟悉了，中间那个函数就是任务切换，先看看那个判断，如果我要挂起的是当前任务，那么就立即进行切换，如果挂起的是别的任务，那就不用切换，这个理解起来应该不难。
在理解的第一种切换时机的前提下，第二种任务切换的时机很好理解，但是第二种任务切换的时机仍然不能保证任务执行的实时性，如果低优先级的任务既不进入延时，也不挂起，高优先级的任务依然无法执行。
现在来看第三种，当中断发生时，任务切换……
在任务执行期间，发生频繁的中断必然就是滴答时钟中断，现在重新回到以前看过的那个中断服务函数：
void SysTick_Handler(void) { if(delay_osrunning==1) //OS开始跑了,才执行正常的调度处理 { OSIntEnter(); //进入中断 OSTimeTick(); //调用ucos的时钟服务程序 OSIntExit(); //触发任务切换软中断 } }
这一次的重点不再是第二个函数，而是第一个和第三个函数：OSIntEnter，OSIntExit。
这两个函数是成对出现，从函数名便可看出，OSIntEnter是进入中断时候调用，OSIntExit是离开中断时候调用。
由于滴答时钟是周期性调用，因此这两个函数也是周期性被调用
OSIntEnter的定义如下：
void OSIntEnter (void) { if (OSRunning == OS_TRUE) { if (OSIntNesting < 255u) { OSIntNesting++; /* Increment ISR nesting level */ } } }
入口函数的定义很简单，就是对变量OSIntNesting执行加处理，表示我现在正在执行中断函数，如果发生了中断，或者有中断嵌套，那么这个变量肯定是大于1的，在系统的很多地方，都需要判断这个变量，因为很多地方都不能在中断中执行。
出口函数的定义就有些复杂了：
void OSIntExit (void) { #if OS_CRITICAL_METHOD == 3u /* Allocate storage for CPU status register */ OS_CPU_SR cpu_sr = 0u; #endif if (OSRunning == OS_TRUE) { OS_ENTER_CRITICAL(); if (OSIntNesting > 0u) { /* Prevent OSIntNesting from wrapping */ OSIntNesting--; } if (OSIntNesting == 0u) { /* Reschedule only if all ISRs complete ... */ if (OSLockNesting == 0u) { /* ... and 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++; /* Keep track of the number of ctx switches */ OSIntCtxSw(); /* Perform interrupt level ctx switch */ } } } OS_EXIT_CRITICAL(); } }
直接从红色部分开始看，首先判断系统是否在运行，在系统运行的前提下，对变量OSIntNesting进行减处理。
当进入中断以后，调用入口函数，对变量OSIntNesting加1，中断内容处理完以后，对变量OSIntNesting减1，当变量OSIntNesting为0的时候，表示没有进行中断处理，这个时候才可以进行任务切换。
if (OSLockNesting == 0u) { /* ... and 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++; /* Keep track of the number of ctx switches */ OSIntCtxSw(); /* Perform interrupt level ctx switch */ } }
然后判断一下系统是否上锁，如果上锁了，任然不能进行调度。
当一切条件就绪以后，调用函数OS_SchedNew，这个函数也已经熟悉了，作用就是寻找在就绪任务中，优先级最高的那一个。
把优先级最高的任务保存在OSPrioHighRdy中，如果当前任务不等于优先级最高的任务，那么就调用系统函数OSIntCtxSw进行任务切换……
看到这里，应该能够回答那个问题了：如何保证系统的实时性？
void SysTick_Handler(void) { if(delay_osrunning==1) //OS开始跑了,才执行正常的调度处理 { OSIntEnter(); //进入中断 OSTimeTick(); //调用ucos的时钟服务程序 OSIntExit(); //触发任务切换软中断 } }
在中断服务函数中，第二个函数负责更新任务就绪表，第三个任务负责切换任务，因为滴答中断是周期性发生的，所以任务切换也是周期性发生的。
当有一个优先级低的任务执行时，如果有优先级更高的任务就绪了，那么只要发生了一次滴答中断，任务就能被立即切换过去，延时只有一个滴答时钟的时间，如果定义的时钟周期是1ms，那么低优先级的任务最多也就能运行1ms，然后便会强行剥夺CPU的执行权限，转交给高优先级的任务。
由于存在这种机制，因此便能保证UCOSII系统任务的实时性。
总结
个人认为，对于一个嵌入式操作系统而言，最核心和最重要的，便是任务调度的机制与策略，只要实现了这个功能，那么一个嵌入式操作系统的架构也就搭建了起来，至于其他的消息，邮箱，队列等功能，都是在这个架构上实现增值产品。
只要深入理解了UCOSII系统的任务调度的原理，那么自己手动实现一个简易的操作系统内核，似乎也并不是一件触不可及的事情。
如果有兴趣，可以去这里看看（https://www.zhihu.com/question/25628124）里面有很多大神都实现了自己的操作系统。
