详解UCOS中的任务调度机制

Posted 2020-09-19

本文和大家分享的主要是ucos 任务调度机制相关内容，一起来看看吧，希望对大家 学习ucos有所帮助。

一个操作系统内核提供的最核心的功能就是任务的调度机制，操作系统的内核调度机制有大体有两种，一种是时间片轮番调度，就是将一个系统周期分为好几段，第一段时间执行第一个任务，第二段时间执行第二个任务.... 每一段时间都执行相应的任务。一种就是抢占式实时内核，即优先级最高的任务优先运行，不论什么时候，只要就绪的任务中有比当前正在执行的任务优先级更高的任务，就暂停当前的任务去执行优先级最高的任务。 UCOS_II 就是抢占式的实时内核。

UCOS 中跟任务调度相关的变量如下：

 OS_EXT  INT8U   OSRdyGrp; OS_EXT  INT8U   OSRdyTbl[64];

UCOS  一共支持 64 个任务，任务的优先级的书越低优先级越高。我们将 64 个任务分为 8 组，每组 8个优先级。

优先级      0 ->7         为优先级组 0

优先级      8 ->15       为优先级组 1

优先级      16->23      为优先级组 2

优先级      24 ->31     为优先级组 3

优先级      32 ->39     为优先级组 4

优先级      40->47      为优先级组 5

优先级      48 ->55     为优先级组 6

优先级      56->63      为优先级组 7

OSRdyGrp  是 INT8U 类型的， OSRdyGrp 中的每一位代表每一组中是否有任务进入了就绪态。

如果第0 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 00000001;

如果第1 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 00000010;

如果第2 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 00000100;

如果第3 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 00001000;

如果第4 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 00010000;

如果第5 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 00100000;

如果第6 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 01000000;

如果第7 组任何一个任务进入就绪态  -------->OSRdyGrp |= 10000000;

总结规律即： OSRdyGrp |= 1<<( 组 );

OSRdyTbl[8] 是一个数组， OSRdyTbl[n] 中的每一位代表第 n 组中的第几个任务进入了就绪态。

如果第0 组的第一个任务进入了就绪态  -------> OSRdyTbl[0] |=  00000001

如果第0 组的第七个任务进入了就绪态  -------> OSRdyTbl[0] |=  10000000

如果第2 组的第三个任务进入了就绪态  -------> OSRdyTbl[2] |=  00001000

如果第7 组的第六个任务进入了就绪态  -------> OSRdyTbl[7] |=  01000000

即 OSRdyTbl[ 组 ] |=1<< ( 任务的优先级 &0X07)

这里难懂的原因就是数组的下表是0->7, 所以 prio/8 得到的优先级组的范围是 0->7,

但是一个对INT8U 进行逐位操作的时候却是第一位到第八位，要进行转换所以使这里比较难懂

所以使一个任务进入就绪态的过程为(prio 为任务的优先级 ) ：

x = piro & 0X07;       // 任务在优先级组中的位置  0----->7

y = p >> 3 ;           // 任务所处的优先级组      0----->7

bitX = 1<<x;

bitY = 1<<y;

OSRdyGrp |= bitY;      // 相应的优先级组的位置 1

OSRdyTbl[y]  |= bitX;  // 把相应的优先机组中相应的位置 1

以优先级22 的任务为例：

x = 22 & 0X07  = 6;

y = 22 >>3  = 2;

bitX = 1<<6;      //01000000

bitY = 1<<2;      //00000100

OSRdyGrp |= 00000100 ;       // 第 2 个优先级组中有任务处于就绪态

OSRdyTbl[2] |= 01000000;     // 第 2 个优先级组中第 7 个任务处于就绪态

与上面相反，使一个任务脱离就绪态的过程如下：

OSRdyTbl[y] &= ~bixX;   if(OSRdyTbl[y]==0)

{

OSRdyGrp &= ~bitY;

}

OSRdyGrp  一共有 8 位，所以一共有 256 中组合，假定 OSRdyGrp = 11011000 ，此时的OSRdyGrp 代表的意思是：优先级组 3,4,6,7 中都有任务进入就绪态了。因为我们只需要处理优先级最高的任务，所以我们只管 OSRdyGrp 中第一个二进制位 1 所在的位置，即当前最高优先级任务在第 3 组中。我们把这 256 中情况都做这样的处理构建出这样一个表，直接查表即可的出当前最高优先级任务所在的组。

INT8U   const  OSUnMapTbl[256] = {

0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x00 to 0x0F */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x10 to 0x1F */

5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x20 to 0x2F */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x30 to 0x3F */

6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x40 to 0x4F */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x50 to 0x5F */

5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x60 to 0x6F */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x70 to 0x7F */

7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x80 to 0x8F */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0x90 to 0x9F */

5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0xA0 to 0xAF */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0xB0 to 0xBF */

6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0xC0 to 0xCF */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0xD0 to 0xDF */

5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,   /* 0xE0 to 0xEF */

4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0 /* 0xF0 to 0xFF */

};

先查出最高优先级任务所在的组，然后再查出改组中优先级最高的任务（最先出现1 的二进制位），即可得出最高优先级任务的优先级：

y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; // 得到最高优先级任务所在的组 x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]; // 该组中优先级最高的位 prio = y<<3 + x;           // 最高优先级

跟任务调度相关的函数都在os_core.c 文件中调度的具体函数如下：

该函数的功能是找出就绪表中优先级最高的任务

void  OS_Sched (void)

{

#if OS_CRITICAL_METHOD == 3

OS_CPU_SR  cpu_sr = 0;    // 为 CPU 状态寄存器分配空间

#endif

OS_ENTER_CRITICAL();

if (OSIntNesting == 0)       // 中断服务程序中不能调度

{

if (OSLockNesting == 0)      // 调度器上锁时不能进行调度

{

OS_SchedNew();    // 找出就绪表中优先级最高的任务

if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur)        // 最高优先级任务不是当前任务时才进行调度

{

OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];

#if OS_TASK_PROFILE_EN > 0

OSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++;   // 统计该任务切换次数

#endif

OSCtxSwCtr++;              // 统计系统所有任务切换次数

OS_TASK_SW();        // 执行任务切换

}

}

}

OS_EXIT_CRITICAL();

}

来源：csdn