2019年9月25日星期三(STM32 ucos3)

一.UCOS

1.概念

    uc/OS-III(Micro C OS Thee),微型C语言编写的操作系统第三版。是一个可升级，可固化，多任务基于优先级的可抢占式实时内核。

    ucos的任务个数不限制，实现了操作系统所需求的大部分功能，资源管理，同步，任务之间的通信。除了这些基本的功能以外，还提供一些其他的实时性内核找不到的特色功能，比如完备的运行时间测量，也可以直接发送信号/消息到某个任务，任务也可以同时等待多个内核对象

    由于ucos体积微小，功能强悍，可移植性强，在微控制器领域应用广泛

    ucos要收费，有时候我们会选择免费的系统，比如freeRTOS....，以及一些其他和物联网结合操作系统(华为liteOS 阿里巴巴.. 腾讯..)

2.ucos移植

（1）源代码结构

    EvalBoards ------------ 工程文件

    uc-CPU -------------- CPU相关代码

    uc-LIB -------------- 和硬件/编译器 无关的库函数(字符串 数学 内存)

    uCOS-III ----------- ucos操作系统相关代码

 

 

 

（2）将源码拷贝到工程，修改源码(详情见手册)

（3）特性

 

3.ucos的任务调度和任务

    合作式调度 -------- 多个任务按照指定时间和顺序依次运行,下一个任务等待上一个任务时间用完再开始运行

    抢占式调度 -------- 在任务时间片没有用完时，优先级高的任务先运行，ucos使用抢占式调度

（1）创建任务 ------ OSTaskCreate()

  void  OSTaskCreate (OS_TCB        *p_tcb,//任务控制块(TCB)
                    CPU_CHAR      *p_name,//任务名
                    OS_TASK_PTR    p_task,//任务函数
                    void          *p_arg,//任务函数的参数
                    OS_PRIO        prio,//优先级(数字越小,优先级越高)
                    CPU_STK       *p_stk_base,//任务栈起始地址
                    CPU_STK_SIZE   stk_limit,//任务栈告警大小
                    CPU_STK_SIZE   stk_size,//任务栈大小
                    OS_MSG_QTY     q_size,//消息队列大小
                    OS_TICK        time_quanta,//时间片长度，给0默认时间
                    void          *p_ext,//补充存储区
                    OS_OPT         opt,//任务选项
                    OS_ERR        *p_err)//返回错误

 

（2）任务函数编写注意事项

    无返回值，void *参数

    通常要写成死循环

    任务内部要加延时,让出CPU

延时函数:

    delay_us/delay_ms

    

 void  OSTimeDlyHMSM (CPU_INT16U   hours,//时
                     CPU_INT16U   minutes,//分
                     CPU_INT16U   seconds,//秒
                     CPU_INT32U   milli,//毫秒
                     OS_OPT       opt,//选项

 

 

 

                     OS_ERR      *p_err)//返回错误

（3）ucos启动

主函数

    初始化时钟----->中断优先级分组----->串口初始化----->其他硬件初始化----->初始化ucos----->创建起始任务(启动实际工作的任务)---->启动ucos

起始任务:

    CPU初始化----->创建任务----->删除起始任务

 

 

 

具体工作任务:

    根据具体需求完成具体工作

（3）ucos任务抢占

    任务执行的时候，高优先级的任务会抢占低优先级任务的CPU(数字越小优先级越高，优先级相同互相抢占)

4.将裸机代码移植到ucos

    大部分的代码直接使用即可，只有和延时相关，中断相关的代码需要修改

（1）延时的修改

    如果延时时间是os tick的倍数，直接使用系统延时

    如果不是，将系统调度关闭来用作延时，延时完成之后再恢复系统调度

（2）中断的修改

    主要是要修改中断处理函数

    在中断处理函数开始时加上

        OSIntEnter();  

    在中断处理函数结束时加上

        OSIntExit();

注；调用了ucos中的函数需要包含includes.h头文件

二.ucos中互斥和同步，任务通信，定时器等的操作

1.临界区

    由于ucos支持多任务，某个任务执行有可能被其他任务(中断)打断，但是某些代码如果执行过程中被打断，造成执行失败。

    为了避免这种情况，我们可以使用临界区来保护我们不希望被打断的代码。

    进入临界区的本质就是关闭系统任务调度和抢占，甚至关闭中断，从而保证临界区的代码执行不会被打断，保证执行成功，当临界区代码(关键代码)执行完毕，

    在退出临界区,恢复任务调度和抢占，或者中断，从而恢复系统的正常执行

CPU_SR_ALLOC();//分配变量

 

OS_CRITICAL_ENTER();//进入临界区

执行关键代码.....

OS_CRITICAL_EXIT();//退出临界区

注意事项:

    在临界区关键代码中禁止使用延时阻塞函数，这些函数会失效，甚至影响任务的运行

    可以通过os_cfg.h中宏 OS_CFG_ISR_POST_DEFERRED_EN 的设置来决定临界区代码中是否禁用中断，设置为1，不禁用中断，0禁止中断

2.ucos的时基

    ucos提供最小的时间单位由系统tick决定，tick值的设置在os_cfg_app.h中宏 OS_CFG_TICK_RATE_HZ

    该宏的取值范围10-1000Hz,周期1ms-100ms

 

    以上取值最小时间单位就是5ms,此时系统延时最小时间是5ms，低于5ms的系统延时会失效

    这个宏的值会影响ucos系统的功耗，值越大功耗越高，值越大高优先级的任务执行越及时

        在实际应用中，如果是电池供电或者设备有功耗要求，该值尽量调低

        如果固定电源供电，不关系功耗，该值可以调高

3.ucos的信号量

    ucos中的信号量的原理和Linux中的信号量一样，也是一个计数器，可以进行PV操作，计数值为0就阻塞P操作，直到重新大于0在解除阻塞

    创建信号量 -------- OSSemCreate()

 void  OSSemCreate (OS_SEM      *p_sem,//指向信号量(控制块)
                   CPU_CHAR    *p_name,//信号量名字
                   OS_SEM_CTR   cnt,//信号量初始值
                   OS_ERR      *p_err)//错误返回

    等待信号量(P操作) ----- OSSemPend() 

 OS_SEM_CTR  OSSemPend (OS_SEM   *p_sem,//指向信号量(控制块)
                       OS_TICK   timeout,//等待时间(单位是tick，给0无限等待)
                       OS_OPT    opt,//等待方式(阻塞/非阻塞)

                        

                       CPU_TS   *p_ts,//收到信号量的时间戳，不需要给NULL
                       OS_ERR   *p_err)//错误返回

    发送信号量(V操作) ----- OSSemPost()

 

  OS_SEM_CTR  OSSemPost (OS_SEM  *p_sem,,//指向信号量(控制块)
                       OS_OPT   opt,//发送方式

                        

                       OS_ERR  *p_err))//错误返回