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AVR的RTOS（占先式内核只带延时服务）

li913442052
助工
2014-10-05 14:56:27     打赏
当大家理解时间片轮番调度法的任务调度方式后，占先式的内核的原理，已经伸手可及了。 
    先想想，占先式内核是在什么地方实现任务调度的呢？对了，它在可以在任务中进行调度，这个在协作式的内核中已经做到了；同时，它也可以在中断结束后进行调度，这个问题，已经在时间片轮番调度法中已经做到了。 
     

    由于中断是可以嵌套的，只有当各层嵌套中要求调度，并且中断嵌套返回到最初进入的中断的那一层时，才能进行任务调度。 

#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 
  } 
} 



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,j=0; 
  for(i=0;i<OS_TASKS;i++)        //任务时钟 
  { 
    if(TCB[i].OSWaitTick)  
    { 
      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 
} 

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

void Task1() 
{ 
  unsigned int j=0; 
  while(1) 
  { 
    PORTC=j++; 
    OSTimeDly(20); 
  } 
} 

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



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


int main(void) 
{     
  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(); 
}

 

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