ucos 统计任务 OS_TaskStat()
先把ucosii中的原文写在这，然后再说一下我的具体理解。
μC/OS-Ⅱ有一个提供运行时间统计的任务。这个任务叫做OS_TaskStat(),如果用户将系统定义常数OS_TASK_STAT_EN（见文件OS_CFG.H）设为1，这个任务就会建立。一旦得到了允许，OS_TaskStat()每秒钟运行一次（见文件OS_CORE.C），计算当前的CPU利用率。换句话说，OS_TaskStat()告诉用户应用程序使用了多少CPU时间，用百分比表示，这个值放在一个有符号8位整数OSCPUsage中，精读度是1个百分点。
如果用户应用程序打算使用统计任务，用户必须在初始化时建立一个唯一的任务，在这个任务中调用OSStatInit()。换句话说，在调用系统启动函数OSStart()之前，用户初始代码必须先建立一个任务，在这个任务中调用系统统计初始化函数OSStatInit()，然后再建立应用程序中的其它任务。程序清单L3.12是统计任务的示意性代码。
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程序清单 L3.12 初始化统计任务. |
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Void main (void) |
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{ |
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OSInit(); /* 初始化uC/OS-II (1)*/ |
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/* 安装uC/OS-II的任务切换向量 */ |
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/* 创建用户起始任务(为了方便讨论，这里以TaskStart()作为起始任务) (2)*/ |
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OSStart(); /* 开始多任务调度 (3)*/ |
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} |
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Void TaskStart (void *pdata) |
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{ |
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/* 安装并启动uC/OS-II的时钟节拍 (4)*/ |
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OSStatInit(); /* 初始化统计任务 (5)*/ |
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/* 创建用户应用程序任务 */ |
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for (;;) { |
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/* 这里是TaskStart()的代码! */ |
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} |
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} |
因为用户的应用程序必须先建立一个起始任务[TaskStart（）]，当主程序main()调用系统启动函数OSInit()的时候，μC/OS-Ⅱ只有3个要管理的任务：TaskStart()、OSTaskIdle()和OS_TaskStat()。请注意，任务TaskStart()的名称是无所谓的，叫什么名字都可以。因为μC/OS-Ⅱ已经将空闲任务的优先级设为最低，即OS_LOWEST_PR10，统计任务的优先级设为次低，OS_LOWEST_PR10减1。启动任务TaskStart()总是优先级最高的任务。
图F3.4解释初始化统计任务时的流程。用户必须首先调用的是μC/OS-Ⅱ中的系统初始化函数OSInit()，该函数初始化μC/OS-Ⅱ[图F3.4(2)]。有的处理器（例如Motorola的MC68HC11）,不需要“设置”中断向量，中断向量已经在ROM中有了。用户必须调用OSTaskCreat()或者OSTaskCreatExt()以建立TaskStart()[图F3.4(3)]。进入多任务的条件准备好了以后，调用系统启动函数OSStart()。这个函数将使TaskStart()开始执行，因为TaskStart()是优先级最高的任务[图F3.4(4)]]。
TaskStart()负责初始化和启动时钟节拍[图F3.4(5)]。在这里启动时钟节拍是必要的，因为用户不会希望在多任务还没有开始时就接收到时钟节拍中断。接下去TaskStart()调用统计初始化函数OSStatInit()[图F3.4（6）]。统计初始化函数OSStatInit()决定在没有其它应用任务运行时，空闲计数器（OSIdleCtr）的计数有多快。奔腾II微处理器以333MHz运行时，加1操作可以使该计数器的值达到每秒15,000,000次。OSIdleCtr的值离32位计数器的溢出极限值4,294,967,296还差得远。微处理器越来越快，用户要注意这里可能会是将来的一个潜在问题。
系统统计初始化任务函数OSStatInit()调用延迟函数OSTimeDly()将自身延时2个时钟节拍以停止自身的运行[图F3.4(7)]。这是为了使OSStatInit()与时钟节拍同步。μC/OS-Ⅱ然后选下一个优先级最高的进入就绪态的任务运行，这恰好是统计任务OSTaskStat()。读者会在后面读到OSTaskStat()的代码，但粗看一下，OSTaskStat()所要做的第一件事就是查看统计任务就绪标志是否为“假”，如果是的话，也要延时两个时钟节拍[图F3.4(8)]。一定会是这样，因为标志OSStatRdy已被OSInit()函数初始化为“假”，所以实际上DSTaskStat也将自己推入休眠态（Sleep）两个时钟节拍[图F3.4(9)]。于是任务切换到空闲任务，OSTaskIdle()开始运行，这是唯一一个就绪态任务了。CPU处在空闲任务OSTaskIdle中，直到TaskStart()的延迟两个时钟节拍完成[图3.4(10)]。两个时钟节拍之后，TaskStart()恢复运行[图F3.4(11)]。 在执行OSStartInit()时，空闲计数器OSIdleCtr被清零[图F3.4(12)]。然后，OSStatInit()将自身延时整整一秒[图F3.4(13)]。因为没有其它进入就绪态的任务，OSTaskIdle()又获得了CPU的控制权[图F3.4(14)]。一秒钟以后，TaskStart()继续运行，还是在OSStatInit()中，空闲计数器将1秒钟内计数的值存入空闲计数器最大值OSIdleCtrMax中[图F3.4(15)]。
OSStarInit()将统计任务就绪标志OSStatRdy设为“真”[图F3.4（16）]，以此来允许两个时钟节拍以后OSTaskStat()开始计算CPU的利用率。
统计任务的初始化函数OSStatInit()的代码如程序清单 L3.13所示。
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程序清单 L3.13 统计任务的初始化. |
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void OSStatInit (void) |
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{ |
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OSTimeDly(2); |
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OS_ENTER_CRITICAL(); |
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OSIdleCtr = 0L; |
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OS_EXIT_CRITICAL(); |
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OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC); |
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OS_ENTER_CRITICAL(); |
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OSIdleCtrMax = OSIdleCtr; |
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OSStatRdy = TRUE; |
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OS_EXIT_CRITICAL(); |
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} |
统计任务OSStat()的代码程序清单L3.14所示。在前面一段中，已经讨论了为什么要等待统计任务就绪标志OSStatRdy[L3.14(1)]。这个任务每秒执行一次，以确定所有应用程序中的任务消耗了多少CPU时间。当用户的应用程序代码加入以后，运行空闲任务的CPU时间就少了，OSIdleCtr就不会像原来什么任务都不运行时有那么多计数。要知道，OSIdleCtr的最大计数值是OSStatInit()在初始化时保存在计数器最大值OSIdleCtrMax中的。CPU利用率（表达式[3.1]）是保存在变量OSCPUsage[L3.14(2)]中的：
[3.1]表达式 Need to typeset the equation.
一旦上述计算完成，OSTaskStat()调用任务统计外界接入函数OSTaskStatHook() [L3.14(3)]，这是一个用户可定义的函数，这个函数能使统计任务得到扩展。这样，用户可以计算并显示所有任务总的执行时间，每个任务执行时间的百分比以及其它信息(参见1.09节例3)。
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程序清单 L3.14 统计任务 |
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void OSTaskStat (void *pdata) |
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{ |
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INT32U run; |
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INT8S usage; |
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pdata = pdata; |
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while (OSStatRdy == FALSE) { (1) |
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OSTimeDly(2 * OS_TICKS_PER_SEC); |
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} |
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for (;;) { |
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OS_ENTER_CRITICAL(); |
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OSIdleCtrRun = OSIdleCtr; |
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run = OSIdleCtr; |
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OSIdleCtr = 0L; |
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OS_EXIT_CRITICAL(); |
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if (OSIdleCtrMax > 0L) { |
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usage = (INT8S)(100L - 100L * run / OSIdleCtrMax); (2) |
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if (usage > 100) { |
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OSCPUUsage = 100; |
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} else if (usage < 0) { |
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OSCPUUsage = 0; |
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} else { |
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OSCPUUsage = usage; |
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} |
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} else { |
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OSCPUUsage = 0; |
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} |
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OSTaskStatHook(); (3) |
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OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC); |
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} |
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} |
还是先仔细看看源码，这样有利于你搞明白统计任务的实现原理和应用方法。
下面我说一下我个人的理解：
统计任务的实现原理大致上是这样的，一开始统计任务要初始化，主要是保证μC/OS-Ⅱ的空闲任务准时运行1s的时间。我们看看这个任务都干些什么。
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void OSTaskIdle (void *pdata) |
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pdata = pdata; |
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for (;;) { |
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OS_ENTER_CRITICAL(); |
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OSIdleCtr++; |
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OS_EXIT_CRITICAL(); |
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} |
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} |
这个任务其实就是给一个OSIdleCtr这个变量加一。这样在保证空闲任务运行1s的时间内，就把1s内空闲任务中OSIdleCtr变量达到此次开机的最大值。而且在初始化统计任务中把这个变量的值赋给了OSIdleCtrMax 这个变量。如果不重启的话，这个值是不变的。用这个值来算以后有了其他任务时cpu的利用率。具体怎么实现的计算和怎么实现的一开始让空闲任务运行1s的。可以看上面的源码。其中，我用红色字体标出的，为了保证空闲任务运行1s，初始化统计任务时我们让其延时了2s。看源码就会知道。
至于，启动多任务之后，统计任务如何计算cpu利用率的，书上说的统计任务每秒执行一次（ucos是实时操作系统，可以做到），大家可以想一想，统计任务执行到最后时是OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC);这样一个函数。表示延迟一秒。而只有统计任务延时时空闲任务才有可能运行，所以每当统计任务运行时OSIdleCtr的值都是在可能的1s内记的数。因为在统计任务在赋完值之后清零了。所以，用统计任务可以统计cpu利用率。
