请帮忙搬到5楼去,提前预留了发帖位置,但超时不能编辑了.


                          五.向操作系统迈进

源代码打包 ourdev_385493.rar(文件大小:39K) (原文件名:aos.rar)
先下载示例代码.用KEIL打开它,但先别急着看,回这里来.

前面所说的例子中,除了多任务并行执行能力外,没有其它功能,这对于一个极简单的系统来说是够用的,但如果系统稍复杂一点,例如:

1.某任务中需要延时
2.某任务中需要等待,直至某事务处理完.
3.任务并非一开始就全部装入,随着处理流程的展开,在不同的时刻装入不同的任务.任务具有生命周期,事务处理完毕后,希望将任务结束并清除.

这里就是操作系统的几个典型功能:
1.休眠机制
2.消息机制
3.进程机制

事实上这些功能非常容易实现,如果对前面几篇的内容全部了解的话,很容易想象这些机制是如何实现的.
这一回我们就来讲讲这些机制是怎样实现的.

1.休眠及延时(延时又叫睡眠,这里刻意改称"延时",以防止与休眠混淆)机制:

为每个任务定义一字节计数器:
unsigned char idata task_sleep[MAX_TASKS];//任务睡眠定时器

该计数器会在每次定时器中断时减1(除非它的值为0,或为0xff)
void clock_timer(void) interrupt 1 using 1
{

...
        //任务延迟处理
        i = MAX_TASKS;
        p = task_sleep;
        do{
                if(*p != 0 && *p != -1)//不为0,也不为0xff,则将任务延时值减1.为0xff表示任务已挂起,不由定时器唤醒
                        (*p)--;
                p++;
        }while(--i);
}

在任务切换时,检查task_sleep的值是否为0.不为零则跳过该任务不执行,检查下一个任务是否符合执行条件.
void task_switch(){
...
        while(1){
...
                task_id++;//task_id切到下一个.实际上不只是增1这么简单,还要取模.这里只是示范,所以就不写全了.

                if( task_sleep[task_id] == 0)//不为0表示该任务在休眠/延时中,所以跳过.
                        break;
        }

...
}
相关宏:
task_sleep(timer) 延时timer个定时器中断周期.取值0~254
task_suspend() 休眠.如果无其它进程唤醒,则永远不会再执行
task_wakeup(tid) 唤醒任务号为tid的进程


2.任务动态载入与结束:

在task_switch()里,当发现该进程的task_sp值为0则不再保存该任务的栈指针,这个任务也就消失了.
在搜索下一个可执行任务时,检测task_sp值是否非0.为零则表示该位置无任务.
void task_switch(){

        if(task_sp[task_id] != 0)//如果该任务没被删除,则保存当前栈指针.
                task_sp[task_id] = SP;

        while(1){
                task_id++;//task_id切到下一个.实际上不只是增1这么简单,还要取模.这里只是示范,所以就不写全了.

                if( task_sp[task_id] != 0)//实际上这里还要检查task_sleep的值.但那跟现在所说无关,所以暂时去除掉那部分代码
                        break;
        }
...
}

调用task_switch()前清除自已的task_sp值.
#define task_exit() task_sp[task_id] = 0, task_switch()
附带说下,调用task_delete(tid) 可删除tid指定的进程.


3.消息机制:
消息机制是借助sleep/suspend来实现的,不能算真正的消息机制.但在很多场合下已经足够了,对51这样的芯片来说,资源占用率和执行效率更重要.

定义一个消息向量表,每个表示一个消息,每个项能保存一个task_id
event_vector[MAX_EVENT_VECTOR]
#define EVENT0 0
#define EVENT1 1
#define EVENT2 2
....
#define EVENTn MAX_EVENT_VECTOR - 1

当进程要监听该消息时,将自已的task_id号装入对应的向量中即可.例如要监听EVENT_RF_PULS_SENT,只需:

event_vector[EVENT_RF_PULS_SENT] = task_id;

这个过程称为"消息注册",已写为一个宏 event_replace(eid)

所以上例只需写成
event_replace(EVENT_RF_PULS_SENT);
...
event_clear(EVENT_RF_PULS_SENT);//使用完后消除该消息

如果不确定该消息目前是否有其它过程已在监听,可使用event_reg(eid, reg),将原先的向量保存在参数reg指定的变量中,并在用完消息后用event_restor(eid, reg)还原回来.

static unsigned char old_event_vector;
event_reg(EVENT_RF_PULS_SENT, old_event_vector);
....
event_unreg(EVENT_RF_PULS_SENT, old_event_vector);//使用完后还原该消息

如果监听了消息,在退出任务前必须解除监听,否则会引发错误地唤醒.
当进程处于运行态时是无法收到消息的,因此要等待消息必须进入休眠/延时状态.完整过程:

注册消息
...
进入休眠
...

要唤醒一个等待消息的进程,调用event_push(eid)即可.
如果eid指定的消息无进程监听,则消息被丢弃.
另外要注意的是,由于消息机制是借用休眠机制来完成的,所以如果监听消息的进程未处于休眠/延时中时,进程是无法收到消息的,该消息会被直接丢弃.在这种情况下,应使用task_wait_interrupt()来完成.
这种情况发生于进程监听的消息产生于中断服务程序中.其机制如下:

假定任务A与中断服务A_ISV
A中完成对缓冲区的填写,填完后进入休眠,等待消息MESSAGE_A
A_ISV负责在定时中断发生时将缓冲区中的字节写到P1口,写完后发送MESSAGE_A

通常情况下,这个过程并无问题,但当以下情况发生时,任务A将永远处于等待中:
A填写完缓冲区后,进入休眠前,定时器中断发生了
此时中断服务程序按步就班地将缓冲区处理完,并发送MESSAGE_A消息.如前所说,发送消息的实质是将task_sleep的值置为0
中断服务返回后,也按步就班将task_sleep置值,此刻它一点也不知道,也无从知道中断已经发生过了,于是信息实质上丢失.于是该任务再也不会醒来.

解决的方法是,在写缓冲区前先将任务的task_sleep置值,然后才写缓冲区,然后才进入休眠状态.这样,中断发生时task_sleep必已完成赋值,因而消息不会丢失.
该过程已写为一个宏task_wait_interrupt(缓冲区操作的语句)
写法有点别扭,但工作得很好.如果不习惯这样的风格,可以直接展开该宏书写代码:
task_setsuspend(task_id);
操作缓冲区的语句
task_switch();










示例代码:

1.调用子任务,并等待子任务完成后发送消息.类似于调用函数.与调用函数相比好处在于,可以启动多个子任务同时执行,而调用函数只能一个一个执行.
void task2(){
        static unsigned char i;

        i = sizeof(stra);
       
        do{
                stra[i-1] = strb[i-1];
                task_switch();
        }while(--i);
       
        event_push(EVENT_RF_PULS_SENT);//发送消息(其实质是唤醒监听该消息的进程)

        task_exit();//结束任务.
}

void task3(){
        static unsigned char event_backup;//用于保存信号EVENT_RF_PULS_SENT原来的值.在这个例子里实际上是不需要保存的,因为EVENT_RF_PULS_SENT未被其它进程监听.但在真实应用中则不一定能预知.

        event_reg(EVENT_RF_PULS_SENT, event_backup);//注册消息,原值保存在event_backup中(该变量必须申明为静态)

        //如果等待的消息产生于另一任务进程中,则使用task_suspend()就可以了.
        strb[0] = 3, strb[1] = 2, strb[2] = 1;//填写缓冲区
        task_load(task2);//装载子任务
        task_suspend();

        event_unreg(EVENT_RF_PULS_SENT, event_backup);//退出前必须还原消息中原来的值

        task_exit();//结束任务.
}



2.等待中断处理并发送消息:
void clock_timer(void) interrupt 1 using 1
{
        if(strb[0] != 0 && strb[1] != 0 && strb[2] != 0){
                P0 =  strb[0];
                P1 =  strb[1];
                P2 =  strb[2];
                push_event(EVENT_RF_PULS_SENT);
        }
}

void task3(){
        static unsigned char event_backup;//用于保存信号EVENT_RF_PULS_SENT原来的值.在这个例子里实际上是不需要保存的,因为EVENT_RF_PULS_SENT未被其它进程监听.但在真实应用中则不一定能预知.

        event_reg(EVENT_RF_PULS_SENT, event_backup);//注册消息,原值保存在event_backup中(该变量必须申明为静态)

        //如果等待的消息产生于另一任务进程中,则使用task_suspend()就可以了.

        task_wait_interrupt(
                        strb[0] = 3, strb[1] = 2, strb[2] = 1;
                )//填写缓冲区
        //如果写成以下形式:
        //strb[0] = 3, strb[0] = 2, strb[0] = 1;
        //task_suspend();
        //如果在执行完第一行语句后正好发生中断,则从中断返回后,任务调用task_suspend()后将永远不会醒.

        event_unreg(EVENT_RF_PULS_SENT, event_backup);//退出前必须还原消息中原来的值

        task_exit();//结束任务.
}