第三章 原理<?xml:namespace prefix = o />
RTX51 Tiny 用于管理目标系统的资源,本章讨论RTX51 Tiny如何使用这些资源。
一、定时器滴答中断
RTX51 Tiny 用标准8051的定时器0(模式1)生产一个周期性的中断。该中断就是RTX51 Tiny的定时滴答(Timer Tick)。 库函数中的超时和时间间隔就是基于该定时滴答来测量的。
默认情况下,RTX51每10000个机器周期产生一个滴答中断,因此,对于运行于12MHZ的标准8051来说,滴答的周期是0.01秒,也即频率是100HZ(12MHz/12/10000)。该值可以在CONF_TNY.A51配置文件中修改。
附注:
l可以在RTX51的定时滴答中断里追加自己的代码。参见CONF_TNY.A51 配置文件。
l关于RTX51 Tiny如何使用中断可以参考概述中中断一节的叙述。
二、任务
RTX51 Tiny本质上是一个任务切换器,建立一个RTX51 Tiny程序,就
是建立一个或多个任务函数的应用程序。下面的信息可以帮助你快速的理解
RTX51 。
l任务用新的关键字由C语言定义,该关键字是Keic C51 所支持的。
lRTX51 Tiny维护每个任务的正确状态(运行、就绪、等待、删除、超时)。
l某个时刻只有一个任务处于运行态。
l任务可能处于就绪态、等待态、删除态或超时态。
l空闲任务(Idle_Task)总是处于就绪态,当定义的所有任务处于阻 塞状态时,运行该任务。
三、任务管理
每个RTX51 Tiny 任务总是处于下述状态中的一种状态中。
状 态 | 描 述 |
运 行 | 正在运行的任务处于运行态。某个时刻只能有一个任务处于该状态。 os_running_task_id 函数返回当前正在运行的任务编号。 |
就 绪 | 准备运行的任务处于就绪态。一旦运行的任务完成了处理,RTX51 Tiny选择一个就绪的任务执行。一个任务可以通过用os_set_ready或os_set_ready函数设置就绪标志来使其立即就绪(即便该任务正在等待超时或信号)。 |
等 待 | 正在等待一个事件的任务处于等待态。一旦事件发生,任务切换到就绪态。Os_wait函数用于将一个任务置为等待态。 |
删 除 | 没有被启动或已被删除的任务处于删除态。Os-delete-task函数将一个已经启动(用os_create_task)的任务置为删除态。 |
超 时 | 被超时循环中断的任务处于超时态,在循环任务程序中,该状态相当于就绪态。 |
四、事件
在实时操作系统中,事件可用于控制任务的执行,一个任务可能等待一个事件,也可能向其他任务发送任务标志。
os_wait函数可以使一个任务等待一个或多个事件。
l超时是一个任务可以等待的公共事件。超时就是一些时钟滴答数, 当一个任务等待超时时,其他任务可以执行。一旦到达指定数量的滴答数,任务就可以继续执行。
l时间间隔(Interval)是一个超时(Timeout)的变种。时间间隔与超
时类似,不同的是时间间隔是相对于任务上次调用os_wait函数的指定数量的时钟滴答数。
l信号是任务间通信的方式。一个任务可以等待其他任务给它发信号 (用os_send_signal和isr_send_signal函数)。
l每个任务都有一个可被其它任务设置的就绪标志(用os_set_ready和
isr_set_ready函数)。一个个等待超时、时间间隔或信号的任务可以通过设置它的就绪标志来启动。
lisr_set_ready函数)。一个等待超时、时间间隔或信号的任务可以通 过设置它的就绪标志来启动。
下表是os_wait函数等待的事件:
K_IVL | 等待制定的时间 |
隔K_SIG | 等待一个信号 |
K_TMO | 等待指定的超时 |
os-wait返回时,返回值表明发生了的事件:
返 回 值 | 意 义 |
RDY_EVENT | 任务的就绪标志被置位 |
SIG_EVENT | 收到一个信号 |
TMO_EVENT | 超时完成或时间间隔到达。 |
os_wait可以等待下面的事件组合:
lK_SIG︱K_TMO:任务延迟直到有信号发给它或者指定数量的时钟滴答
到达。
lK_SIG︱K_IVL:任务延迟直到有信号到来或者指定的时间间隔到达。
附 注:
lK_IVL和K_TMO事件不能组合
五、任务调度程序:
任务调度程序给任务分配处理器,RTX51 Tiny调度程序用下列规则确定
哪个任务要被运行:
当前任务被中断如果:
1、任务调用了os_switch_task且另一个任务正准备运行。
2、任务调用了os_wait且指定的事件没有发生。
3、任务执行了比轮转时间片更长的时间。
另一个任务启动如果:
1、无其它任务运行。
2、要启动的任务处于就绪态或超时态。
六、循环任务切换
RTX51 Tiny可以配置为用循环法进行多任务处理(任务切换)。循环法允许
并行的执行若干任务。任务并非真的同时执行,而是分时间片执行的(CPU时间分
成时间片,RTX51 Tiny给每个任务分配一个时间片)。由于时间片很短(几毫秒),
看起来好象任务在同时执行。
任务在它的时间片内持续执行(除非任务的时间片用完)。然后,RTX51 Tin
g切换到下一个就绪的任务运运行。时间片的持续时间可以通过RTX51 Ting配置
定义。
下面是一个RTX51 Tiny程序的例子,用循环法多任务处理,程序中的两个任务
是计数器循环。RTX51 Tiny在启动时执行函数名为job0的任务0,该函数建立了另
一个任务job1,在job0执行完它的时间片后, RTX51 Tiny切换到job1。在job1执
行完它的时间片后,RTX51 Ting又切换到job0,该过程无限重复。
#include
int counter0;
int counter1;
void job0(void) _task_ 0
﹛
os_create(1); /*标记任务1为就绪*/
while(1)
﹛ /*无限循环*/
counter0++; /*更新记数器*/
}
}
void job1(void) _task_1
﹛
while(1)
﹛ /*无限循环*/
counter++; /*更新记数器*/
}
}
附 注:
l可以用os_wait 或os_switch_task让RTX51 Tiny切换到另一个任务而不是
等待任务的时间片用完。 os_wait函数挂起当前的任务(使之变为等待态)直
到指定的事件发生(接着任务变为就绪态)。在此期间,任意数量的其他任务
可以运行。
七、协作任务切换
如果禁止了循环任务处理,就必须让任务以协作的方式运作,在每个任务
里调用os_wait或os_switch_task,以通知RTX51 Tingy切换到另一个任务。
os_wait与os_switch_task的不同是,os_wait是让任务等待一个事件,而
os_switch_task是立即切换到另一个就绪的任务。
八、空闲任务
没有任务准备运行时,RTX51 Ting执行一个空闲任务。空闲任务就是一个
无限循环。如:
SJMP$
有些8051兼容的芯片提供一种降低功耗的空闲模式,该模式停止程序的执
行,直到有中断产生。在该模式下,所有的外设包括中断系统仍在运行。
RTX51 Tiny允许在空闲任务中启动空闲模式(在没有任务准备执行时)。当
RTX51 Tiny的定时滴答中断(或其它中断)产生时,微控制器恢复程序的执行。
空闲任务执行的代码在CONF_TNY.A51配置文件中允许和配置。
九、栈管理
RTX51 Tiny为每个任务在8051的内部RAM区(IDATA)维护一个栈。任务
运行时,将得到可能得到的最大数量的栈空间。任务切换时,先前的任务栈被
压缩并重置,当前任务的栈被扩展和重置。
下图表明一个三任务应用的内部存储器的布局。
图略…… :-)
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