20175209 任务2 cosii-2

Posted 2020-11-24 wangzihong0213

任务2 cosii-2

题目要求

阅读附件中的代码，回答：

• ucos是如何分层的？
• HAL都有哪些代码？
• 分析任务是如何切换的。

1. ucos是如何分层的？

• 硬件相关层：该层中，要尽量所有硬件相关都囊括在其中。不管是GPIO还是定时器，或串行接口。这其中有三个最为重要的接口Open、Close、Ctrl。Open主要来完成对应硬件初始化，形参中包括了一些初始化的相关参数。Close失能硬件。Ctrl来实现一些控制的修改如优先级、中断回调函数等等，硬件不同，内容不同。
• 驱动接口层：该层会用到一个或多个硬件层的接口，进行组合来实现特定功能的程序。以Flash为列进行说明：这里主要调用硬件层的SPI函数接口，但是主要的写、读指令都是在以下函数中完成的。该层中需要提供5个标准统一的接口函数：XXXOpen、XXXClose、XXXWrite、XXXRead、XXXIoCtl。没有被用到的函数，可以为空。本来还需要Install函数来进行动态加载和删除，因为stm32内存一般都很有限，所以舍弃动态分配。而把这5个函数用常量的形式直接编译到ROM中。在驱动的抽象接口层中可以做选择，哪些驱动要加载到内核，哪些不需要。不要的驱动不参与编译。这样有限的资源就可以得到合理的应用。该层大部分工作可以说属于一次性投入。
• 应用接口层：该层主要连接驱动和应用。又是连接应用层模块与模块之间的一层，这一块有很强的特殊性，第一包括了驱动抽象接口层，第二包括了模块与模块的接口层。第三又与应用层密不可分。首先是驱动抽象接口，这个接口其实就是通过ID去访问ID对应的五个函数。抽象接口也是一次性投入的函数，在设计时对其可靠性要很重视。然后是模块与模块的接口层，包括模块的接口头文件，这些头文件要求是非常独立的，不能加载模块内的内部头文件，应该包括接口函数的函数声明，在接口中尽量少用到全局变量。如果非要用到可以使用函数的方式进行传递，或ucos消息队列方式。最好用ucos进行传递，因为有很好的互斥保护功能。
• 应用层：该层中所有模块都算是应用层。模块内所有变量，或函数（接口除处）应该都本地化。在模块内可以有本模块化共用的主头文件，来方便本模块的维护。对硬件的访问其实直接调用应用接口就可完成。

2.HAL都有哪些代码？

• stm32f2xx.h主要包含STM32同系列芯片的不同具体型号的定义，是否使用HAL库等的定义，接着，其会根据定义的芯片信号包含具体的芯片型号的头文件

#if defined(STM32F205xx)
#include "stm32f205xx.h"
#elif defined(STM32F215xx)
#include "stm32f215xx.h"
#elif defined(STM32F207xx)
#include "stm32f207xx.h"
#elif defined(STM32F217xx)
#include "stm32f217xx.h"
#else
#error "Please select first the target STM32F2xx device used in your application (in stm32f2xx.h file)"
#endif

• 紧接着，其会包含stm32f2xx_hal.h:

stm32f2xx_hal.h：stm32f2xx_hal.c/h 主要实现HAL库的初始化、系统滴答相关函数、及CPU的调试模式配置
stm32f2xx_hal_conf.h ：该文件是一个用户级别的配置文件，用来实现对HAL库的裁剪，其位于用户文件目录，不要放在库目录中。

• 接下来对于HAL库的源码文件进行一下说明，HAL库文件名均以stm32f2xx_hal开头，后面加上_外设或者模块名（如：stm32f2xx_hal_adc.c）：

库文件：
    stm32f2xx_hal_ppp.c/.h          // 主要的外设或者模块的驱动源文件，包含了该外设的通用API
    stm32f2xx_hal_ppp_ex.c/.h       // 外围设备或模块驱动程序的扩展文件。这组文件中包含特定型号或者系列的芯片的特殊API。以及如果该特定的芯片内部有不同的实现方式，则该文件中的特殊API将覆盖_ppp中的通用API。
    stm32f2xx_hal.c/.h              // 此文件用于HAL初始化，并且包含DBGMCU、重映射和基于systick的时间延迟等相关的API
    其他库文件
用户级别文件：
    stm32f2xx_hal_msp_template.c    // 只有.c没有.h。它包含用户应用程序中使用的外设的MSP初始化和反初始化（主程序和回调函数）。使用者复制到自己目录下使用模板。
    stm32f2xx_hal_conf_template.h   // 用户级别的库配置文件模板。使用者复制到自己目录下使用
    system_stm32f2xx.c              // 此文件主要包含SystemInit()函数，该函数在刚复位及跳到main之前的启动过程中被调用。 **它不在启动时配置系统时钟（与标准库相反）**。 时钟的配置在用户文件中使用HAL API来完成。
    startup_stm32f2xx.s             // 芯片启动文件，主要包含堆栈定义，终端向量表等
    stm32f2xx_it.c/.h               // 中断处理函数的相关实现
    main.c/.h                       //

• 三种编程方式

HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop(ADC_HandleTypeDef* hadc);

HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);

HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t* pData, uint32_t Length);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc);

#### 三大回调函数

在HAL库的源码中，到处可见一些以__weak开头的函数，而且这些函数，有些已经被实现了，比如：

__weak HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority)
{
    /*Configure the SysTick to have interrupt in 1ms time basis*/
    HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock/1000U);
    /*Configure the SysTick IRQ priority */
    HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, TickPriority ,0U);
    /* Return function status */
    return HAL_OK;
}

所有带有__weak关键字的函数表示，就可以有用户自己来实现，如果，外部反现了同名函数，且不带__weak关键字，那么连接器就会采用外部实现的同名函数。HAL库包含如下三种用户回调函数（PPP为外设名）：

• 外设系统级初始化/解除初始化回调函数：HAL_PPP_MspInit()和 HAL_PPP_MspDeInit。例如__weak void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef * hspi)。在HAL_PPP_Init() 函数中被调用，用来初始化底层相关的设备（GPios, clock, DMA, interrupt）
• 处理完成回调函数：HAL_PPP_ProcessCpltCallback（Process指具体某种处理，如UART的Tx），例如__weak void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef * hspi)。当外设或者DMA工作完成后时，触发中断，该回调函数会在外设中断处理函数或者DMA的中断处理函数中被调用
• 错误处理回调函数：HAL_PPP_ErrorCallback例如__weak void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef * hspi)。当外设或者DMA出现错误时，触发终端，该回调函数会在外设中断处理函数或者DMA的中断处理函数中被调用。

3.分析任务是如何切换的

ucos的任务切换方式一般有两种：
时钟节拍中断服务函数OSTickISR()进行切换。
任务中调用时间延迟函数OSTimeDly()进行切换。

延迟函数OSTimeDly()进行切换：

  y  =  OSTCBCur->OSTCBY;  
  OSRdyTbl[y] &= ~OSTCBCur->OSTCBBitX;//清除准备优先级中的X标记量
  if (OSRdyTbl[y] == 0) {
        OSRdyGrp &= ~OSTCBCur->OSTCBBitY;//如果对应的Y优先级中没有X的优先级标记了，则把Y优先级也清除
    }
  OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;//把对应的延时时间赋值给任务控制块，在系统滴答中断中会自动减

OS_SchedNew();//从准备好的任务中找到优先级最高的，赋值给OSPrioHighRdy，然后通过OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];从任务的链表中找出对应的任务控制块， OS_TASK_SW();实际切换任务的函数，一般由汇编代码完成。

中断服务函数进行切换：

 OS_CPU_SysTickHandler (void)位系统滴答中断函数。

上面内容为OSTimeTick()函数的主要内容，if (ptcb->OSTCBDly != 0) 和 if (--ptcb->OSTCBDly == 0) 判断该任务块中的设定的延时是否到了，OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY; OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;延时时间到后将该任务的优先级重新加入到优先级准备变量中。