原创 建立一个属于自己的AVR的RTOS(第六篇:时间片轮番调度法的内核)

2010-5-6 08:38 2261 8 8 分类: MCU/ 嵌入式
第六篇:时间片轮番调度法的内核 

                                 Round-Robin Sheduling

    
时间片轮调法是非常有趣的。本篇中的例子,建立了3个任务,任务没有优先级,在时间中断的调度下,每个任务都轮流运行相同的时间。如果在内核中没有加入其它服务,感觉上就好像是有三个大循环在同时运行。

    
本例只是提供了一个用时间中断进行调度的内核,大家可以根据自己的需要,添加相应的服务。
    
要注意到
    1,
由于在时间中断内调用了任务切换函数,因为在进入中断时,已经将一系列的寄存器入栈。
    2,
在中断内进行调度,是直接通过"RJMP Int_OSSched"进入任务切换和调度的,这是GCC AVR的一个特点,为用C编写内核提供了极大的方便。
    3,
在阅读代码的同时,请对照阅读编译器产生的 *.lst文件,会对你理解例子有很大的帮助。
   
#include <avr/io.h>
#include <avr/Interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
unsigned char Stack[400];

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
{
  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++)    //
 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__("Int_OSSched:              
\t");  //
当中断要求调度,直接进入这里
  __asm__ __volatile__("PUSH R28                  
\t");  //R28
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

  if(++OSTaskRunningPrio>=OS_TASKS) //
轮流运行各个任务,没有优先级
      OSTaskRunningPrio=0;

  //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
  __asm__ __volatile__("RETI                      
\t");     //
返回并开中断
  //
中断时出栈完成
}


void IntSwitch(void)
{    
  __asm__ __volatile__("POP  R31                  
\t");  //
去除因调用子程序而入栈的PC
  __asm__ __volatile__("POP  R31                  
\t");
  __asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched          
\t");  //
重新调度
}




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)
{
  TCNT0=100;
  IntSwitch();        //
任务调度
}

void Task0()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {            
    PORTB=j++;
    //OSTimeDly(50);
  }
}

void Task1()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
    PORTC=j++;
    //OSTimeDly(5);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
    PORTD=j++; 
    //OSTimeDly(5);  
  }
}



void TaskScheduler()

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


int main(void)
{    
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

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