原创 建立一个属于自己的AVR的RTOS(第四篇：只有延时服务的协作式的内核)

第四篇：只有延时服务的协作式的内核 

                                      Cooperative Multitasking
   前后台系统，协作式内核系统，与占先式内核系统，有什么不同呢？
   记得在21ic上看过这样的比喻,“你(小工)在用厕所，经理在外面排第一，老板在外面排第二。如果是前后台，不管是谁，都必须按排队的次序使用厕所；如果是协作式，那么可以等你用完厕所，老板就要比经理先进入；如果是占先式，只要有更高级的人在外面等，那么厕所里无论是谁，都要第一时间让出来，让最高级别的人先用。”


#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
unsigned char Stack[200];

register unsigned char OSRdyTbl          asm("r2");    //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3");    //正在运行的任务

#define OS_TASKS 3                    //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock           //任务控制块
{
  unsigned int OSTaskStackTop;  //保存任务的堆栈顶
  unsigned int OSWaitTick;      //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
register unsigned char tempR4  asm("r4");
register unsigned char tempR5  asm("r5");
register unsigned char tempR6  asm("r6");
register unsigned char tempR7  asm("r7");
register unsigned char tempR8  asm("r8");
register unsigned char tempR9  asm("r9");
register unsigned char tempR10 asm("r10");
register unsigned char tempR11 asm("r11");
register unsigned char tempR12 asm("r12");
register unsigned char tempR13 asm("r13");
register unsigned char tempR14 asm("r14");
register unsigned char tempR15 asm("r15");
register unsigned char tempR16 asm("r16");
register unsigned char tempR16 asm("r17");


//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
  unsigned char i;
  *Stack--=(unsigned int)Task>>8;    //将任务的地址高位压入堆栈，
  *Stack--=(unsigned int)Task;         //将任务的地址低位压入堆栈，
    
  *Stack--=0x00;                     //R1 __zero_reg__            
  *Stack--=0x00;                     //R0 __tmp_reg__
  *Stack--=0x80;                                        //SREG 在任务中，开启全局中断        
  for(i=0;i<14;i++)    //在 avr-libc 中的 FAQ中的 What registers are used by the C compiler?
    *Stack--=i;                    //描述了寄存器的作用    
    TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack;    //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中
    OSRdyTbl|=0x01<<TaskID;      //任务就绪表已经准备好
}

//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始
void OSStartTask()        
{
  OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
  SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
  __asm__ __volatile__(    "reti"       "
\t"  ); 
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{ 
   //  根据中断时保存寄存器的次序入栈，模拟一次中断后，入栈的情况  
  __asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__         
\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__          
\t");  //R0 
  __asm__ __volatile__("IN   __tmp_reg__,__SREG__ 
\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__          
\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__         
\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("PUSH R31                  
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R28                  
\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29                  
\t");  //入栈完成
    
  TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;           //将正在运行的任务的堆栈底保存
    
  
  unsigned char OSNextTaskID;                             //在现有堆栈上开设新的空间 
  for (OSNextTaskID = 0;                                  //进行任务调度
    OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<<OSNextTaskID)); 
    OSNextTaskID++);
    OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;

  cli();  //保护堆栈转换
  SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;
  sei();
    
    //根据中断时的出栈次序    
  __asm__ __volatile__("POP  R29                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R28                  
\t");        
  __asm__ __volatile__("POP  R31                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R30                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R27                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R26                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R25                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R24                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R23                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R22                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R21                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R20                  
\t");    
  __asm__ __volatile__("POP  R19                  
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18                  
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__          
\t");      //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__ 
\t");      //
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__          
\t");      //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__         
\t");      //R1 出栈
  //中断时出栈完成
}

void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
  if(ticks)                             //当延时有效
  {
    OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);         
    TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
    OSSched();                          //从新调度
  }
}


void TCN0Init(void)    // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<<CS02);  // 256预分频
  TIMSK |= (1<<TOIE0); // T0溢出中断允许                  
  TCNT0 = 100;         // 置计数起始值
    
}


SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
  unsigned char i;
  for(i=0;i<OS_TASKS;i++)       //任务时钟
  {
    if(TCB.OSWaitTick) 
    {
      TCB.OSWaitTick--;
      if(TCB.OSWaitTick==0)     //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
      {  
        OSRdyTbl |= (0x01<<i);     //使任务在就绪表中置位   
      }
    }
  }
  TCNT0=100;
}

void Task0()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {            
    PORTB=j++;
    OSTimeDly(2);
  }
}

void Task1()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
    PORTC=j++;
    OSTimeDly(4);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
    PORTD=j++;   
    OSTimeDly(8);
  }
}



void TaskScheduler()
{ 
  while(1)
  {        
     OSSched();      //反复进行调度
  }
}


int main(void)
{    
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  OSTaskRunningPrio=0;
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[49],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[99],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[149],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[199],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

   在上面的例子中，一切变得很简单，三个正在运行的主任务，都通过延时服务，主动放弃对CPU的控制权。
   在时间中断中，对各个任务的的延时进行计时，如果某个任务的延时结束，将任务重新在就绪表中置位。
   最低级的系统任务TaskScheduler()，在三个主任务在放弃对CPU的控制权后开始不断地进行调度。如果某个任务在就绪表中置位，通过调度，进入最高级别的任务中继续运行。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />