第9章嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用主要內(nèi)容嵌入式操作系統(tǒng)概述39.1典型嵌入式操作系統(tǒng)μC/OSⅡ39.2基于μC/OS-Ⅱ下的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)39.4μC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng)簡介39.5μC/OS-Ⅱ的移植39.39.1嵌入式操作系統(tǒng)概述

9.1.1嵌入式操作系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)39.1.2嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)與分類

一、特點(diǎn)（1）代碼固化存儲，執(zhí)行效率高（2）可裁剪性（3）實(shí)時性（4）強(qiáng)穩(wěn)定性（5）硬件適應(yīng)性，可移值性二、分類（1）按實(shí)時性分類分為硬實(shí)時操作系統(tǒng)和軟實(shí)時操作系統(tǒng)。（2）按商業(yè)模式分類按照商業(yè)模式，可以把EOS分為商用型EOS和免費(fèi)型EOS。

μC/OS-Ⅱ是搶占式多任務(wù)實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)。μC/OS-Ⅱ具有足夠的穩(wěn)定性和安全性。目前最新版本為μC/OS-Ⅲ。49.2典型嵌入式操作系統(tǒng)μC/OSⅡ

一、C/OS-Ⅱ的主要特點(diǎn)（1）公開源碼的高質(zhì)量實(shí)時內(nèi)核（2）可移植性μC/OS-Ⅱ可被移植到多種微處理器上。（3）可裁剪、可固化（4）時間確定性絕大多數(shù)μC/OS-Ⅱ的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時間都是確定的，其服務(wù)的執(zhí)行時間與系統(tǒng)中運(yùn)行的任務(wù)個數(shù)無關(guān)。（5）多任務(wù)μC/OS-Ⅱ可以管理64個任務(wù)（版本2.82以后擴(kuò)充至255個任務(wù)）不支持時間片輪轉(zhuǎn)（round-robin）調(diào)度機(jī)制。（6）搶占式內(nèi)核μC/OS-Ⅱ是搶占式實(shí)時內(nèi)核，在任意時刻都可能發(fā)生任務(wù)調(diào)度。因此，μC/OS-Ⅱ可以支持強(qiáng)實(shí)時應(yīng)用。（7）多種系統(tǒng)服務(wù)μC/OS-Ⅱ提供很多實(shí)時內(nèi)核所需的系統(tǒng)服務(wù)，例如任務(wù)管理、時間管理、信號量、事件標(biāo)志組、互斥信號量、消息隊(duì)列、內(nèi)存分區(qū)管理等。5μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的組成μC/OS內(nèi)核大致可以劃分為任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、時間管理、任務(wù)間同步與通信以及內(nèi)存管理、系統(tǒng)管理等模塊。6μC/OS-Ⅱ數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)寬度BOOLEAN布爾型8位INT8U8位無符號整數(shù)8位INT8S8位帶符號整數(shù)8位INT16U16位無符號整數(shù)16位INT16S16位帶符號整數(shù)16位INT32U32位無符號整數(shù)32位INT32S32位帶符號整數(shù)32位FP32單精度浮點(diǎn)數(shù)32位FP64雙精度浮點(diǎn)數(shù)64位7μC/OS-Ⅱ的任務(wù)及其管理μC/OS-Ⅱ的任務(wù)由三部分構(gòu)成：（1）程序代碼（2）任務(wù)堆棧（3）任務(wù)控制塊8μC/OS-Ⅱ任務(wù)管理服務(wù)-創(chuàng)建任務(wù)（1）任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()都可以創(chuàng)建任務(wù)。OSTaskCreateExt()函數(shù)提供了一些附加的功能，但會增加額外的開銷。創(chuàng)建任務(wù)函數(shù)OSTaskCreate()原型如下：INT8UOSTaskCreate(void(*task)(void*pd), /*指向任務(wù)代碼的的指針*/void*pdata, /*任務(wù)開始執(zhí)行時傳遞給任務(wù)的參數(shù)的指針*/OS_STK*ptos, /*任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔?/INT8Uprio); /*分配給任務(wù)的優(yōu)先級*/如：staticOS_STKAppTask1Stk[64];//任務(wù)1堆棧OSTaskCreate(//任務(wù)創(chuàng)建任務(wù)1 AppTask1,//任務(wù)代碼指針

(void*)0,//傳遞給任務(wù)的參數(shù)指針

(OS_STK*)&AppTask1Stk[64-1],//任務(wù)的堆棧指針 4); //任務(wù)1任務(wù)優(yōu)先級為49μC/OS-Ⅱ時間管理服務(wù)1、延時指定節(jié)拍數(shù)OSTimeDly()原型為：voidOSTimeDly(INT16Uticks);參數(shù)ticks為要延時的時鐘節(jié)拍數(shù)2、延時指定具體時間OSTimeDlyHMSM()原型為：INT8UOSTimeDlyHMSM(INT8Uhours，//時

INT8Uminutes， //分

INT8Useconds， //秒

INT16Umilli); //毫秒實(shí)際的延時時間是時鐘節(jié)拍的整數(shù)倍。如延時1小時18分26秒，則調(diào)用如下：OSTimeDlyHMSM(1,18,26,0);10μC/OS-Ⅱ通信與同步服務(wù)－發(fā)送1、釋放信號量OSSemPostINT8UOSSemPost(OS_EVENT*pevent);2、釋放互斥信號量OSMutexPostINT8UOSMutexPost(OS_EVENT*pevent);3、釋放消息郵箱OSMboxPostINT8UOSMboxPost(OS_EVENT*pevent,void*pmsg);4、

釋放消息隊(duì)列OSSenPostINT8UOSSemPost(OS_EVENT*pevent);11μC/OS-Ⅱ通信與同步服務(wù)－接收1、等待信號量OSSemPendVoidOSSemPend(OS_EVNNT*pevent,INT16Utimeout,int8u*err);2、等待互斥信號量OSMutexPendvoidOSMutexPend(OS_EVENT*pevent,INT16Utimeout,INT8U*err);3、等待消息郵箱OSMboxPendvoid*OSMboxPend(OS_EVENT*pevent,INT32Utimeout,INT8U*perr);4、

等待釋放消息隊(duì)列OSQPendvoid*OSQPend(OS_EVENT*pevent,INT32Utimeout,INT8U*perr);129.3μC/OS-II的移植移植μC/OS-II只需修改OS_CPU.H，OS_CPU_A.ASM，OS_CPU_C.C這三個文件的相關(guān)函數(shù)。要使μC/OS-II正常運(yùn)行，微控制器必須滿足以下要求：微控制器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；微控制器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時中斷；C語言可以開/關(guān)中斷；微控制器支持一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲硬件堆棧；微控制器有將堆棧和其他CPU寄存器讀出和存儲到堆?；騼?nèi)存的指令。13μC/OS-II的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件核心代碼（處理器無關(guān)）

OS_CORE.C

OS_MBOX.C OS_MEM.C OS_Q.C OS_SEM.C OS_TASK.C OS_TIME.C

設(shè)置代碼（應(yīng)用相關(guān)）

OS_CFG.H INCLUDES.H

核心代碼

消息隊(duì)列

存儲管理

消息管理信號量任務(wù)調(diào)度定時管理

OS_CPU.H 移植時需要修改 OS_CPU_A.ASM 移植時需要修改 OS_CPU_C.C 移植時需要修改CPU定時器軟件硬件14嵌入式操作系統(tǒng)的裁剪嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核是針對多種處理器而設(shè)計(jì)的，對于一種處理器，某個應(yīng)用場合，有些代碼是多余的，則需要對代碼進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉粢詽M足夠用就好的設(shè)計(jì)原則。裁剪的目標(biāo)就是去掉多余的代碼，以減少不必要的內(nèi)存空間。更適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)量體裁衣的要求。159.4基于μC/OS-Ⅱ下的應(yīng)用程序程序設(shè)計(jì)μC/OS-Ⅱ的初始化與main()函數(shù)結(jié)構(gòu)voidmain(){HW_config(); /*硬件配置與初始化，包括時鐘和使用的外設(shè)*/OSInit(); /*初始化μC/OS-Ⅱ內(nèi)核*/OSTaskCreate(Task1,……); /*創(chuàng)建用戶任務(wù)1*/OSTaskCreate(Task2,……); /*創(chuàng)建用戶任務(wù)2*/......OSTaskCreate(Taski,……); /*創(chuàng)建用戶任務(wù)i*/OSStart(); /*啟動多任務(wù)調(diào)度*/}16μC/OS-Ⅱ用戶任務(wù)的3種結(jié)構(gòu)

-單次任務(wù)單次執(zhí)行的任務(wù)通常執(zhí)行三步操作：任務(wù)準(zhǔn)備工作；任務(wù)實(shí)體；自我刪除函數(shù)調(diào)用。voidTask(void*pdata){

任務(wù)初始化的準(zhǔn)備工作;/*初始化硬件設(shè)備*/

任務(wù)實(shí)體; /*完成該任務(wù)的具體功能*/OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);/*任務(wù)完成后刪除*/}17μC/OS-Ⅱ用戶任務(wù)的3種結(jié)構(gòu)

-周期性執(zhí)行的任務(wù)周期執(zhí)行的任務(wù)一般采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，并在每次完成具體功能后調(diào)用系統(tǒng)延時函數(shù)OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()等待下一個執(zhí)行周期，并將處理器時間讓給其他任務(wù)。voidTask(void*pdata){任務(wù)初始化準(zhǔn)備工作;/*初始化硬件設(shè)備*/for(;;) /*無限的循環(huán)或while(1)*/{任務(wù)實(shí)體;/*完成該任務(wù)的具體功能*/OSTimeDly(n);/*調(diào)用系統(tǒng)延時函數(shù)等待下一個周期*/}}18μC/OS-Ⅱ用戶任務(wù)的3種結(jié)構(gòu)

-事件觸發(fā)執(zhí)行的任務(wù)這類任務(wù)的實(shí)體代碼只有在某種事件發(fā)生后才執(zhí)行。在相關(guān)事件發(fā)生之前，任務(wù)被掛起。事件觸發(fā)執(zhí)行的任務(wù)一般也采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，相關(guān)事件發(fā)生一次，任務(wù)實(shí)體代碼執(zhí)行一次。voidTask(void*pdata){

任務(wù)初始化的準(zhǔn)備工作;/*初始化*/for(;;) /*無限的循環(huán)或while(1)*/{調(diào)用獲取事件的函數(shù); /*等待信號量或消息等*/任務(wù)實(shí)體; /*完成該任務(wù)的具體功能*/}}19μC/OS-Ⅱ應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例按照執(zhí)行周期性任務(wù)的程序結(jié)構(gòu)創(chuàng)建四個任務(wù)：

任務(wù)1每隔100ms采集電位器電壓 任務(wù)2每隔200ms判斷電壓值并控制蜂鳴器報警 任務(wù)3每隔300ms輸出與電壓相應(yīng)的PWM波形控制電機(jī) 任務(wù)4每隔500ms在TFTLCD屏顯示電壓值打開實(shí)驗(yàn)例程中的任務(wù)調(diào)度應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，對照MDK-ARM工程講解示例。（1）硬件初始化

（2）操作系統(tǒng)初始化（3）創(chuàng)建任務(wù)并編寫任務(wù)程序（4）啟動任務(wù)調(diào)度209.5μC/OS-

Ⅲ簡介2010年，拉伯羅斯于推出了μC/OS-Ⅲ，他認(rèn)為μC/OS-Ⅲ并不是μC/OS-Ⅱ的升級版本，而是一個全新的RTOS內(nèi)核。μC/OS-Ⅱ是定位于8位和16位以及低端