uC/OS-III 时钟节拍,时间管理,时间片调度
时钟节拍
时钟节拍可谓是 uC/OS 操作系统的心脏,它若不跳动,整个系统都将会瘫痪。 时钟节拍就是操作系统的时基,操作系统要实现时间上的管理,必须依赖于时基。
时钟节拍就是系统以固定的频率产生中断(时基中断),并在中断中处理与时间相关的
事件,推动所有任务向前运行。 时钟节拍需要依赖于硬件定时器, 在 STM32 裸机程序中经
常使用的 SysTick时钟是 MCU的内核定时器,通常都使用该定时器产生操作系统的时钟节拍。
用户需要先在“os_cfg_app.h”中设定时钟节拍的频率,该频率越高,操作系统检测事
件就越频繁,可以增强任务的实时性,但太频繁也会增加操作系统内核的负担加重,所以用
户需要权衡该频率的设置。在这里采用默认的 1000 Hz(之后若无特别声明,均采
用 1000 Hz),也就是时钟节拍的周期为 1 ms。
时间管理
OSTimeDly()
任务调用这个函数后就会被挂起直到期满。这个函数可以有三种模式:相对延时模式,周期性延时模式,绝对定时模式
( 1) 第一个参数是任务的延时时基数。 如果时基速率被设置为
1000Hz, 任务会每次执行都会被延时大约2毫秒。 然而, 并不是精确
地延时2个时基,因为任务被挂起后是检测时基中断发生的次数与任
务的延时值是否相同来判断是否超时的。 也就是说, 当任务在时基中
断将要到来时被挂起,那么实际的延时时基会少1个时基
( 2)参数为OS_OPT_TIME_DLY表明用户选择的相对延时模式
OS_OPT_TIME_DLY
指定相对延迟。
OS_OPT_TIME_TIMEOUT
等同OS_OPT_TIME_DLY
。
OS_OPT_TIME_PERIODIC
指定周期模式。
OS_OPT_TIME_MATCH
指定任务在OSTickCtr
达到指定的值时将被唤醒dly(绝对延时)
( 3)如大多数 uC/OS-III函数一样,错误代号会被返回。当所有的参数都是有效时会返回OS_ERR_NONE。
( 4) 当返回不为OS_ERR_NONE时, OSTimeDly()将不会执行延时操作
OSTimeDlyHMSM()
任务可以调用这个函数为任务设置延时,这个函数更“ 友好” 于
用户。特别的,可以设置为小时,分钟,秒,毫秒( HMSM由此四
个英文首字母得来)。这个函数只在相对延时模式下运行 。
( 1)这四个参数设置了延时的时间(分别对应为时、分、秒、
毫秒)。在这个例子中,设置了延时 1秒。延时的分辨率决定于时基
频率。例如,如果时基频率为1000Hz那么延时的分辨率为1毫秒。
如果时基的频率为100Hz那么延时的分辨率为10毫秒。同样的,延时时间不会很精确 。
( 2)设置 OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT后会检测函数的参
数是否合理。小时的范围是 0到 99,分的范围是 0到59,秒的范围
是0到59,毫秒的范围是0到999。
如果设置为 OS_OPT_TIME_HMSM_NON_STRICT,函数会接受
参数的范围变大。小时的范围是0到999,分的范围是0到9999,秒
的范围是0到65535,毫秒的范围是0到4294967295。
限制小时范围为0到999的原因是:一般是用32位的数记录时基
值的。如果时基的频率为1000Hz,那么最多能计数 4294967秒,大
约1193小时。因此设置999小时为上限
( 3)如大多数uC/OS-III函数一样返回一个错误代号
OSTimeDly()和 OSTimeDlyHMSM()经常被用于创建周期性的任
务。 例如, 设置任务每50毫秒扫描一次键盘、 每10毫秒读取AD输入等 。
OSTimeDlyResume()
OSTimeDlyResume () 函数用于直接结束其他任务(非当前任务)的延时。 用户若要使用
OSTimeDlyResume () 函数,得事先将宏 OS_CFG_TIME_DLY_RESUME_EN(位于“os_cfg.h”)设为 1。
OSTimeGet ()
OSTimeGet () 函数用于获取当前的时钟节拍计数值。 OSTimeGet () 函数的信息如下表所示。
OSTimeSet ()
OSTimeSet () 函数用于设置当前的时钟节拍计数值。 OSTimeSet () 函数的信息如下表所示。
代码练兵场(时间轮转片调度方式):
在任务中一定要增加条件编译,如下图方框处:
并且在下图所示文件中,使能时间片的宏:
这样,创建相同优先级的任务,采用时间轮转片的方式进行调度。
![](https://images2017.cnblogs.com/blog/1100576/201708/1100576-20170808165635527-1124618558.png)
红色方框处:任务的时间片节拍数(0表默认值OSCfg_TickRate_Hz/10)
我们可以查看源码如下:
1. 由于这几个参数是全局变量,所以必须关闭中断。
2. 根据形参设置是否使能时间片调度。
3. 变量 OSSchedRoundRobinDfltTimeQuanta 是用来设置默认的时间片个数,也就是说,如果程序中
没有单独配置任务的时间片个数,就会使用这个默认时间片个数。
放弃剩余时间片OSSchedRoundRobinYield ()
这个函数的主要功能就是任务在完成工作的情况下,如果还有剩余的时间片,可以放弃这些时间去执行另外的同优先级任务(切记,是另外的同优先级任务) 。
1. 获取此优先级的就绪链表。从而得到此优先级下任务的个数,如果同优先级下只有一个任务,将退出
这个函数。
2. 移动同优先级就绪链表中任务的位置,从实现同优先级下任务的切换。
3. 参数 p_tcb->TimeQuanta = 0 的时候就会使用默认的时间片个数,如果非 0,就会给这个任务的时
间片计数器赋予相应的时间片个数。
4. 执行任务调度。
当多个任务有相同的优先级时,μCOS-III 允许任务在切换到另一个任务前运行特定的时间,也就是大
家常说的时间片。这个过程就是 Round-Robin 调度或者时间片调度。如果任务不需要将所有的时间片用
完,可以调用上面讲的函数 OSSchedRoundRobinYield (),放弃剩余时间片从而切换到同优先级的另一
个任务。 μCOS-III 支持用户在系统运行过程中使能或者禁止时间片调度,同时也支持全局的时间片设置,
也支持每个任务的单独设置 。
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