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AVR的RTOS(占先式内核完善的服务)

助工
2014-10-05 14:57:46     打赏
如果将前面所提到的占先式内核和协作式内核组合在一起,很容易就可以得到一个功能较为完善的占先式内核,它的功能有: 
    1,挂起和恢复任务 
    2,任务延时 
    3,信号量(包括共享型和独占型) 

    另外,在本例中,在各个任务中加入了从串口发送任务状态的功能。

#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 
register unsigned char IntNum            asm("r4");     //中断嵌套计数器 
//只有当中断嵌套数为0,并且有中断要求时,才能在退出中断时,进行任务调度 
register unsigned char OSCoreState       asm("r16"); // 系统核心标志位 ,R16 编译器没有使用 
//只有大于R15的寄存器才能直接赋值 例LDI R16,0x01 
//0x01 正在任务 切换  0x02 有中断要求切换 

#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++)    //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) 
{  

  __asm__ __volatile__("LDI  R16,0x01              
\t");   
  //清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位 
  __asm__ __volatile__("SEI                        
\t");       
  //开中断,因为如果因中断在任务调度中进行,要重新进行调度时,已经关中断 
   //  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__("SEI                        
\t");  
    //开中断,因为如果因中断在任务调度中进行,已经关中断  
  __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 OSNextTaskPrio;                            //在现有堆栈上开设新的空间  
  for (OSNextTaskPrio = 0;                                 //进行任务调度 
    OSNextTaskPrio < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<<OSNextTaskPrio));  
    OSNextTaskPrio++); 
    OSTaskRunningPrio = OSNextTaskPrio ; 

  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 
  __asm__ __volatile__("CLI                        
\t");  //关中断     
  __asm__ __volatile__("SBRC R16,1                 
\t");  //SBRC当寄存器位为0刚跳过下一条指令 
  //检查是在调度时,是否有中断要求任务调度 0x02是中断要求调度的标志位 
  __asm__ __volatile__("RJMP OSSched               
\t");  //重新调度 
  __asm__ __volatile__("LDI  R16,0x00              
\t");   
  //清除中断要求任务切换的标志位,清除正在任务切换标志位 
  __asm__ __volatile__("RETI                       
\t");     //返回并开中断 
} 


//从中断退出并进行调度 
void IntSwitch(void) 
{     
  //当中断无嵌套,并且没有在切换任务的过程中,直接进行任务切换 
  if(OSCoreState == 0x02 && IntNum==0)  
  { 
    //进入中断时,已经保存了SREG和R0,R1,R18~R27,R30,R31 
    __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__("LDI  R16,0x01              
\t");   
    //清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位 
    __asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched           
\t");  //重新调度 
  } 
} 
////////////////////////////////////////////任务处理 
//挂起任务 
void OSTaskSuspend(unsigned char prio)  
{ 
  TCB[prio].OSWaitTick=0; 
  OSRdyTbl &= ~(0x01<<prio); //从任务就绪表上去除标志位 
  if(OSTaskRunningPrio==prio)  //当要挂起的任务为当前任务 
    OSSched();               //从新调度 
} 

//恢复任务 可以让被OSTaskSuspend或 OSTimeDly暂停的任务恢复 
void OSTaskResume(unsigned char prio) 
{ 
  OSRdyTbl |= 0x01<<prio;    //从任务就绪表上重置标志位 
    TCB[prio].OSWaitTick=0;        //将时间计时设为0,到时 
  if(OSTaskRunningPrio>prio)   //当要当前任务的优先级低于重置位的任务的优先级 
    OSSched();               //从新调度              //从新调度 
} 

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


//信号量 
struct SemBlk 
{ 
  unsigned char OSEventType;     //型号 0,信号量独占型;1信号量共享型  
  unsigned char OSEventState;    //状态 0,不可用;1,可用 
  unsigned char OSTaskPendTbl;   //等待信号量的任务列表 
} Sem[10]; 

//初始化信号量 
void OSSemCreat(unsigned char Index,unsigned char Type) 
{ 
  Sem[Index].OSEventType=Type;  //型号 0,信号量独占型;1信号量共享型  
  Sem[Index].OSTaskPendTbl=0; 
  Sem[Index].OSEventState=0; 
} 

//任务等待信号量,挂起 
//当Timeout==0xffff时,为无限延时 
unsigned char OSTaskSemPend(unsigned char Index,unsigned int Timeout) 
{ 

  //unsigned char i=0; 
  if(Sem[Index].OSEventState)                      //信号量有效 
  {  
    if(Sem[Index].OSEventType==0)                  //如果为独占型 
    Sem[Index].OSEventState = 0x00;                //信号量被独占,不可用 
  } 
  else 
  {                                                //加入信号的任务等待表 
    Sem[Index].OSTaskPendTbl |= 0x01<<OSTaskRunningPrio;  
    TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=Timeout;    //如延时为0,刚无限等待 
    OSRdyTbl &= ~(0x01<<OSTaskRunningPrio);       //从任务就绪表中去除     
    OSSched();   //从新调度 
    if(TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick==0 )     //超时,未能拿到资源 
          return 0;         
  } 
  return 1; 
} 



//发送一个信号量,可以从任务或中断发送 
void OSSemPost(unsigned char Index) 
{ 
if(Sem[Index].OSEventType)                //当要求的信号量是共享型 
  { 
    Sem[Index].OSEventState=0x01;           //使信号量有效 
    OSRdyTbl |=Sem [Index].OSTaskPendTbl;   //使在等待该信号的所有任务就绪 
    Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;             //清空所有等待该信号的等待任务 
  }   
  else                                       //当要求的信号量为独占型 
  {       
    unsigned char i; 
    for (i = 0; i < OS_TASKS && !(Sem[Index].OSTaskPendTbl & (0x01<<i));  i++); 
    if(i < OS_TASKS)                       //如果有任务需要 
    { 
      Sem[Index].OSTaskPendTbl &= ~(0x01<<i); //从等待表中去除 
      OSRdyTbl |= 0x01<<i;                     //任务就绪 
    } 
    else 
    { 
      Sem[Index].OSEventState =1;        //使信号量有效 
    } 
  } 
} 

//从任务发送一个信号量,并进行调度 
void OSTaskSemPost(unsigned char Index)  
{ 
  OSSemPost(Index); 
  OSSched();    
} 

//清除一个信号量,只对共享型的有用。 
//对于独占型的信号量,在任务占用后,就交得不可以用了。  

void OSSemClean(unsigned char Index) 
{ 
  Sem[Index].OSEventState =0;          //要求的信号量无效 
} 



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) 
{ 
  IntNum++;     //中断嵌套+1 
  sei();  //在中断中,重开中断 
     
  unsigned char i; 
  for(i=0;i<OS_TASKS;i++)        //任务时钟 
  { 
    if(TCB[i].OSWaitTick && TCB[i].OSWaitTick!=0xffff)  
    { 
      TCB[i].OSWaitTick--; 
      if(TCB[i].OSWaitTick==0)         //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行 
      {   
        OSRdyTbl |= (0x01<<i);         //使任务可以重新运行 
        OSCoreState|=0x02;         //要求任务切换的标志位 
      } 
    } 
  } 
  TCNT0=100; 
  cli(); 
  IntNum--;               //中断嵌套-1 
  IntSwitch();         //进行任务调度 
} 


unsigned char __attribute__ ((progmem)) proStrA[]="Task                       "; 

unsigned char strA[20]; 

SIGNAL(SIG_UART_RECV)        //串口接收中断 
{ 
  strA[0]=UDR; 
} 


/////////////////////////////////////串口发送 

unsigned char *pstr_UART_Send; 
unsigned int  nUART_Sending=0; 

void UART_Send(unsigned char *Res,unsigned int Len)    //发送字符串数组 
{ 
  if(Len>0) 
  { 
    pstr_UART_Send=Res;    //发送字串的指针 
    nUART_Sending=Len;    //发送字串的长度 
    UCSRB=0xB8;                    //发送中断使能 
  } 
} 


//SIGNAL 在中断期间,其它中断禁止 

SIGNAL(SIG_UART_DATA)       //串口发送数据中断 
{ 

  IntNum++;     //中断嵌套+1,不充许中断 

  if(nUART_Sending)                    //如果未发完 
  { 
    UDR=*pstr_UART_Send;        //发送字节 
    pstr_UART_Send++;                //发送字串的指针加1 
    nUART_Sending--;                //等待发送的字串数减1 
  } 
  if(nUART_Sending==0)            //当已经发送完 
  {     
    OSSemPost(0); 
    OSCoreState|=0x02;      //要求任务切换的标志位 
    UCSRB=0x98;     
  } 
  cli();                        //关发送中断 
  IntNum--;     
  IntSwitch(); //进行任务调度 
} 


void UARTInit()    //初始化串口 
{ 
#define fosc 8000000 //晶振8  MHZ UBRRL=(fosc/16/(baud+1))%256; 
#define baud 9600     //波特率 
  OSCCAL=0x97;          //串口波特率校正值,从编程器中读出 
  //UCSRB=(1<<RXEN)|(1<<TXEN);//允许发送和接收 
  UCSRB=0x98; 
  //UCSRB=0x08; 
  UBRRL=(fosc/16/(baud+1))%256; 
  UBRRH=(fosc/16/(baud+1))/256; 
  UCSRC=(1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0);//8位数据+1位STOP位 
  UCSRB=0xB8; 
  UDR=0; 
} 


//打印unsigned int 到字符串中 00000 
void strPUT_uInt(unsigned char *Des,unsigned int i) 
{ 
  unsigned char j; 
  Des=Des+4; 
  for(j=0;j<5;j++) 
  { 
    *Des=i%10+'0'; 
    i=i/10; 
    Des--; 
  } 
} 

void strPUT_Star(unsigned char *Des,unsigned char i) 
{ 
  unsigned char j; 
  for(j=0;j<i;j++) 
  { 
    *Des++='*'; 
  } 
  *Des++=13; 
} 

unsigned int strPUT_TaskState(unsigned char *Des, 
                              unsigned char TaskID, 
                  unsigned char Num) 
{ 
  //unsigned int i=0; 
  *(Des+4)='0'+TaskID; 
  strPUT_uInt(Des+6,Num); 
  strPUT_Star(Des+12,TaskID); 
  return 12+TaskID+1; 
} 

void Task0() 
{ 
  unsigned int j=0; 
  while(1) 
  {             
    PORTB=j++;             
    if(OSTaskSemPend(0,0xffff)) 
    { 
      unsigned int m; 
      m=strPUT_TaskState(strA,OSTaskRunningPrio,j); 
      UART_Send(strA,m); 
    } 
    OSTimeDly(200); 
  } 
} 

void Task1() 
{ 
  unsigned int j=0; 
  while(1) 
  { 
    PORTC=j++; 
    if(OSTaskSemPend(0,0xffff)) 
    { 
      unsigned int m; 
      m=strPUT_TaskState(strA,OSTaskRunningPrio,j); 
      UART_Send(strA,m); 
    } 
    OSTimeDly(100); 
  } 
} 

void Task2() 
{ 
  unsigned int j=0; 
  while(1) 
  { 
    if(OSTaskSemPend(0,0xffff)) 
    { 
      unsigned int m; 
      m=strPUT_TaskState(strA,OSTaskRunningPrio,j); 
      UART_Send(strA,m); 
    } 
    PORTD=j++;  
    OSTimeDly(50);   
  } 
} 



void TaskScheduler() 
{  
  OSSched();  
  while(1) 
  {         
  } 
} 


int main(void) 
{         
  strlcpy_P(strA,proStrA,20); 
  UARTInit(); 
  TCN0Init(); 

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

 


院士
2014-10-05 18:04:39     打赏
2楼
这是什么啊! Ucosii freeRtos

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