UCOSIII移植笔记（三）

此篇博文主要讲述UCOSIII的任务管理功能。
多任务操作系统最主要的就是对任务的管理，包括任务的创建、挂起、删除和调度等。关于UCOSIII任务的创建、挂起、删除和调度可以查看本人另一篇博文。

一、UCOSIII的启动和初始化

将UCOSIII移植到工程之后，就可以启动UCOSIII了，在使用UCOSIII的时候我们需要按照一定的顺序初始化并打开UCOSIII，顺序如下：

第一步，是调用CPU_Init()初始化UCOSIII
第二步，创建任务
一般情况下，我们在main函数里只创建一个start_task()任务，其它的任务都在start_task()中创建，创建任务的函数是OSTaskCreate()函数。
注意在调用OSTaskCreate()函数创建任务的时候，一定要调用OS_CRITICAL_ENTER()函数进入临界区，任务创建以后，要调用OS_CRITICAL_EXIT()函数退出临界区。
第三步，调用OSStart()函数来开启UCOSIII

下面是一个例子：

    OSInit(&err);       //初始化UCOSIII
    OS_CRITICAL_ENTER();//进入临界区
    //创建开始任务
    OSTaskCreate((OS_TCB    * )&StartTaskTCB,       //任务控制块
                 (CPU_CHAR  * )"start task",        //任务名字
                 (OS_TASK_PTR )start_task,          //任务函数
                 (void      * )0,                   //传递给任务函数的参数
                 (OS_PRIO     )START_TASK_PRIO,     //任务优先级
                 (CPU_STK   * )&START_TASK_STK[0],  //任务堆栈基地址
                 (CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE/10,   //任务堆栈深度限位
                 (CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE,      //任务堆栈大小
                 (OS_MSG_QTY  )0,                   //任务内部消息队列能够接收的最大消息数目,为0时禁止接收消息
                 (OS_TICK     )0,                   //当使能时间片轮转时的时间片长度，为0时为默认长度，
                 (void      * )0,                   //用户补充的存储区
                 (OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, //任务选项
                 (OS_ERR    * )&err);               //存放该函数错误时的返回值
    OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区  
    OSStart(&err);  //开启UCOSIII

二、任务状态

UCOSIII支持的是单核CPU,不支付多核CPU,这样在某一个时刻就有且只能有一个任务获得CPU的使用权限，其它的任务都会进入其它状态，UCOSIII中的任务有多个状态：

休眠态
休眠态就是任务只是以任务函数的方式存在，只是存储区中的一段代码，并未用OSTaskCreate()函数创建这个任务，不受UCOSIII管理。
就绪态
任务在就绪表中已经登记，等待获取CPU的使用权。
运行态
正在运行的任务。
等待态
正在运行的任务需要等待某一个事件，比如信号质量、消息事件等，就会暂时让出CPU的使用权，进入等待事件状态。
中断服务态
一个正在执行的任务被中断打断，CPU转而去执行中断服务程序，这时这个任务就会被挂起，进入中断服务状态。

三、任务控制块

任务控制块是什么？
任务控制块OS_TCB，是用来保存任务的信息，我们在使用OSTaskCreate()函数在创建任务的时候就会分配给一个任务控制块，任务控制块是一个结构体，如下：

struct os_tcb{
    CPU_STK     *StkPtr;            //指向当前任务堆栈的栈顶
    void        *ExtPtr;            //指向用户可定义的数据区
    CPU_STK     *StkLimitPtr;       //可指向任务堆栈区中的某个位置
    OS_TCB      *NextPtr;           //nextptr和prevptr用于在任务就绪表建立OC_TCB双向链表
    OC_TCB      *PrevPtr;           
    OS_TCB      *TickNextPtr;       //TickNectPtr和TickPrevPtr可把正在延时或在指定时间内等待某个事件的任务的OC_TCB构成比向链表
    OC_TCB      *TickPrevPtr;
    OS_TICK_SPOKE *TickSpokePtr;    //通过该指针可知道该任务在时钟节拍轮的哪个spoke上
    CPU_CHAR    *NamePtr;           //任务名
    CPU_STK     *StkBasePtr         //任务堆栈基地址
    OS_TASK_PTR *TaskEntryAddr;     //任务代码入口地址
    void        *TaskEntryArg;      //传递给任务的参数


}

四、任务堆栈

在UCOSIII中任务堆栈是一个非常重要的概念，任务堆栈是用来在切换任务和调用其它函数时的保存现场，因此每个任务都有自己的堆栈。
创建任务堆栈的步骤如下：
1、定义一个CPU_STK（任务堆栈）变量，CPU_STK在cpu.h中有定义，其实，CPU_STK就是CPU_INT32U，可以看出一个CPU_STK为4个字节，因此任务堆栈的实际大小应该为我们定义的4倍，例如下面的代码，堆栈的实际大小为64*4=256字节
CPU_STK TASK_STK[64];
不过上面的代码不清楚，不便于修改，我们可以修改成如下：
#define LED1_STK_SIZE 64;
CPU_STK TASK_STK[LED1_STK_SIZE];
我们在使用OSTaskCreate()函数创建任务的时候，就可以把创建的堆栈传递给任务如下代码：

OSTaskCreate((OS_TCB    * )&StartTaskTCB,       //任务控制块
                 (CPU_CHAR  * )"start task",        //任务名字
                 (OS_TASK_PTR )start_task,          //任务函数
                 (void      * )0,                   //传递给任务函数的参数
                 (OS_PRIO     )START_TASK_PRIO,     //任务优先级
                 (CPU_STK   * )&START_TASK_STK[0],  //任务堆栈基地址
                 (CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE/10,   //任务堆栈深度限位
                 (CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE,      //任务堆栈大小
                 (OS_MSG_QTY  )0,                   //任务内部消息队列能够接收的最大消息数目,为0时禁止接收消息
                 (OS_TICK     )0,                   //当使能时间片轮转时的时间片长度，为0时为默认长度，
                 (void      * )0,                   //用户补充的存储区
                 (OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, //任务选项
                 (OS_ERR    * )&err);               //存放该函数错误时的返回值

上面的代码涉及到任务堆栈的有三个部分分别是任务堆栈基地址、任务堆栈深度限位，任务堆栈大小。所谓基地址，顾名思义就可以理解为基本地址，他是相对偏移量的计算基准。
在创建任务的时候就会初始化任务的堆栈，我们需要提前将CPU的寄存器保存在任务堆栈中，完成这个任务就是OSTaskStkInit()函数。这个函数专门是被OSTaskCreate()函数在创建任务的时候调用的。

五任务就绪表

UCOSIII中将已经就绪的任务放在任务就绪表里，任务就绪表有两个部分，优先级位映射表OSPrioTal[]和就绪任务列表OSRdyList[]。

1、优先级位映射表
当某一个任务就绪以后就会将优先级位映射表中相应的位置置1，优先级位映射表如下图所示。CPU_DATA(cpu.h）中设置该表元素的位宽度，可以是8位、16位和32位的。
其中任务数目由宏OS_CFG_PRIO_MAX(os_cfg,h)配置的。
这里写图片描述
上图所示的，从左到右优先级逐渐降低，但是每个OSPrioTbl[]数组的元素最低位在右，最高位在左边，比如OSPrioTbl[0] 的bit31 为最高优先级0，bit0为优先级31。之所以这样做，主要是为了支持一条特殊的指令，“计算机前导零CLZ”，使用这条指令可以快递的找到最高铸造级的任务。
有关优先级的操作有3个函数：
OS_PrioGetHighest() //获取就表绪中最高优先级的任务
OS_PrioInser() /将某个任务在就绪表中相对应的位置1
OS_PrioRemove() //将某个任务在就绪表中相对应的位清零

UCOSIII移植笔记（三）

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