1、班 級 學號 姓 名 同組人 實驗日期 室溫 大氣壓 成 績 實驗二 UCOS-II任務管理一、實驗目的1、掌握UCOS-II中任務管理的函數的應用。2、掌握UCOS-II在STM32平臺下對硬件的控制。3、掌握開發UCOS-II應用的程序結構。二、實驗步驟1、UCOSII工作原理UCOSII提供系統時鐘節拍，實現任務切換和任務延時等功能。這個時鐘節拍由OS_TICKS_PER_SEC（在os_cfg.h中定義）設置，一般我們設置UCOSII的系統時鐘節拍為1ms100ms。本次實驗利用STM32的SYSTICK定時器來提供UCOSII時鐘節拍。UCOSII的任何任務都是通過一個叫任務控制塊（

2、TCB）的東西來控制的，每個任務管理塊有3個最重要的參數：（1）任務函數指針；(2)任務堆棧指針；(3)任務優先級。 在UCOSII中，使用CPU的時候，優先級高（數值小）的任務比優先級低的任務具有優先使用權，即任務就緒表中總是優先級最高的任務獲得CPU使用權，只有高優先級的任務讓出CPU使用權（比如延時）時，低優先級的任務才能獲得CPU使用權。UCOSII不支持多個任務優先級相同，也就是每個任務的優先級必須不一樣。任務的調度其實就是CPU運行環境的切換，即：PC指針、SP指針和寄存器組等內容的存取過程 UCOSII的每個任務都是一個死循環。每個任務都處在以下5種狀態之一的狀態下，這5種狀態是

3、：睡眠狀態、就緒狀態、運行狀態、等待狀態(等待某一事件發生)和中斷服務狀態。 睡眠狀態，任務在沒有被配備任務控制塊或被剝奪了任務控制塊時的狀態。就緒狀態，系統為任務配備了任務控制塊且在任務就緒表中進行了就緒登記，任務已經準備好了，但由于該任務的優先級比正在運行的任務的優先級低，還暫時不能運行，這時任務的狀態叫做就緒狀態。 運行狀態，該任務獲得CPU使用權，并正在運行中，此時的任務狀態叫做運行狀態等待狀態，正在運行的任務，需要等待一段時間或需要等待一個事件發生再運行時，該任務就會把CPU的使用權讓給別的任務而使任務進入等待狀態。中斷服務狀態，一個正在運行的任務一旦響應中斷申請就會中止運行而去執行

4、中斷服務程序，這時任務的狀態叫做中斷服務狀態。UCOSII任務的5個狀態轉換關系如圖所示： 與任務相關的幾個函數：1）建立任務函數UCOSII提供了我們2個建立任務的函數：OSTaskCreat和OSTaskCreatExt，我們一般用OSTaskCreat函數來創建任務，該函數原型為：OSTaskCreate(void(*task)(void*pd),void*pdata,OS_STK*ptos,INTU prio) 該函數包括4個參數：task：是指向任務代碼的指針；pdata：是任務開始執行時，傳遞給任務的參數的指針；ptos：是分配給任務的堆棧的棧頂指針；prio是分配給任務的優先級。

5、 每個任務都有自己的堆棧，堆棧必須申明為OS_STK類型，并且由連續的內存空間組成?？梢造o態分配堆?？臻g，也可以動態分配堆棧空間。OSTaskCreatExt也可以用來創建任務。2）任務刪除函數任務刪除，就是把任務置于睡眠狀態，并不是把任務代碼給刪除了。UCOSII提供的任務刪除函數原型為：INT8U OSTaskDel(INT8U prio) 其中參數prio就是我們要刪除的任務的優先級。故該函數是通過任務優先級來實現任務刪除的。3）請求任務刪除函數 必須確保被刪除任務的資源被釋放的前提下才能將其刪除，所以我們通過向被刪除任務發送刪除請求，來實現任務釋放自身占用資源后再刪除。UCOSII提供

6、的請求刪除任務函數原型為：INT8U OSTaskDelReq(INT8U prio)同樣還是通過優先級來確定被請求刪除任務。4）改變任務的優先級函數 UCOSII在建立任務時，會分配給任務一個優先級，但是這個優先級并不是一成不變的，而是可以通過調用UCOSII提供的函數修改。UCOSII提供的任務優先級修改函數原型為：INT8U OSTaskChangePrio(INT8U oldprio,INT8U newprio)。5）任務掛起函數任務掛起和任務刪除有點類似，但是又有區別，任務掛起只是將被掛起任務的就緒標志刪除，并做任務掛起記錄，并沒有將任務控制塊任務控制塊鏈表里面刪除，也不需要釋放其資

7、源，而任務刪除則必須先釋放被刪除任務的資源，并將被刪除任務的任務控制塊也給刪了。被掛起的任務，在恢復（解掛）后可以繼續運行。UCOSII提供的任務掛起函數原型為：INT8U OSTaskSuspend(INT8U prio) 6）任務恢復函數有任務掛起函數，就有任務恢復函數，通過該函數將被掛起的任務恢復，讓調度器能夠重新調度該函數。UCOSII提供的任務恢復函數原型為：INT8U OSTaskResume(INT8U prio)三、實驗內容在UCOSII里面創建3個任務：開始任務、LED0任務和LED1任務，開始任務用于創建其他（LED0和LED1）任務，之后掛起；LED0任務用于控制DS0

8、的亮滅，DS0每秒鐘亮80ms；LED1任務用于控制DS1的亮滅，DS1亮300ms，滅300ms，依次循環。所要用到的硬件資源如下：1)指示燈DS0 、DS1 的硬件電路圖如圖 其中PWR是系統電源指示燈，為藍色。LED0和LED1分別接在PB5和PE5上。為了方便大家判斷，我們選擇了DS0為紅色的LED，DS1為綠色的LED。2）軟件參數設置 在os_cfg.h里面定義OS_TICKS_PER_SEC=200，也就是設置UCOSII的時鐘節拍為5ms。OS_MAX_TASKS = 10，也就是最多10個任務（包括空閑任務和統計任務在內）。前面提到，我們需要在sys.h里面設置SYSTEM_

9、SUPPORT_UCOS為1，以支持UCOSII，通過這個設置，不僅可以實現利用delay_init來初始化SYSTICK，產生UCOSII的系統時鐘節拍，還可以讓delay_us和delay_ms函數在UCOSII下能夠正常使用，這使得我們之前的代碼可以十分方便的移植到UCOSII下。雖然UCOSII也提供了延時函數：OSTimeDly和OSTimeDLyHMSM，但是這兩個函數的最少延時單位只能是1個UCOSII時鐘節拍，在本次實驗中，即5ms，顯然不能實現us級的延時，而us級的延時在很多時候非常有用：比如IIC模擬時序，DS18B20等單總線器件操作等。而通過delay_us和dela

10、y_ms，則可以方便的提供us和ms的延時服務，這比UCOSII本身提供的延時函數更好用。在設置SYSTEM_SUPPORT_UCOS為1之后，UCOSII的時鐘節拍由SYSTICK的中斷服務函數提供，該部分代碼如下：systick中斷服務函數,使用ucos時用到void SysTick_Handler(void) OSIntEnter();/進入中斷OSTimeTick(); /調用ucos的時鐘服務程序OSIntExit(); /觸發任務切換軟中斷 以上代碼，其中OSIntEnter是進入中斷服務函數，用來記錄中斷嵌套層數（OSIntNesting增加1）；OSTimeTick是系統時鐘節

11、拍服務函數，在每個時鐘節拍了解每個任務的延時狀態，使已經到達延時時限的非掛起任務進入就緒狀態；OSIntExit是退出中斷服務函數，該函數可能觸發一次任務切換（當OSIntNesting=0&&調度器未上鎖&&就緒表最高優先級任務！=被中斷的任務優先級時），否則繼續返回原來的任務執行代碼（如果OSIntNesting不為0，則減1）。 事實上，任何中斷服務函數，都應該加上OSIntEnter和OSIntExit函數，這是因為UCOSII是一個可剝奪型的內核，中斷服務子程序運行之后，系統會根據情況進行一次任務調度去運行優先級別最高的就緒任務，而并不一定接著運行被中

12、斷的任務！ 最后，打開test.c，輸入如下代碼： #include "sys.h" #include "usart.h" #include "delay.h" #include "led.h" #include "includes.h" /UCOSII任務設/ /START 任務 /設置任務優先級 #define START_TASK_PRIO 10 /開始任務的優先級設置為最低 /設置任務堆棧大小 #define START_STK_SIZE 64 /任務堆棧 OS_STK START_TA

13、SK_STKSTART_STK_SIZE; /任務函數 void start_task(void *pdata); /LED0任務 /設置任務優先級 #define LED0_TASK_PRIO 7 /設置任務堆棧大小 #define LED0_STK_SIZE 64 /任務堆棧 OS_STK LED0_TASK_STKLED0_STK_SIZE; /任務函數 void led0_task(void *pdata); /LED1任務 /設置任務優先級 #define LED1_TASK_PRIO 6 /設置任務堆棧大小 #define LED1_STK_SIZE 64 /任務堆棧 OS_STK

14、 LED1_TASK_STKLED1_STK_SIZE; /任務函數 void led1_task(void *pdata); int main(void) Stm32_Clock_Init(9); /系統時鐘設置 delay_init(72); /延時初始化 LED_Init(); LED_Init(); /初始化與LED連接的硬件接口 OSInit(); OSTaskCreate(start_task, (void *)0, (OS_STK *)&START_TASK_STKSTART_STK_SIZE-1, START_TASK_PRIO );/創建起始任務 OSStart();

15、 /開始任務 void start_task(void *pdata) OS_CPU_SR cpu_sr=0; pdata = pdata; OS_ENTER_CRITICAL(); /進入臨界區(無法被中斷打斷) OSTaskCreate(led0_task, (void *)0, (OS_STK*)&LED0_TASK_STKLED0_STK_SIZE-1, LED0_TASK_PRIO); OSTaskCreate(led1_task, (void *)0, (OS_STK*)&LED1_TASK_STKLED1_STK_SIZE-1, LED1_TASK_PRIO);

16、OSTaskSuspend(START_TASK_PRIO); /掛起起始任務. OS_EXIT_CRITICAL(); /退出臨界區(可以被中斷打斷) /LED0任務 void led0_task(void *pdata) while(1) LED0=0; delay_ms(80); LED0=1; delay_ms(920); ; /LED1任務 void led1_task(void *pdata) while(1) LED1=0; delay_ms(300); LED1=1; delay_ms(300); ; 該部分代碼我們創建了3個任務：start_task、led0_task和le

17、d1_task，優先級分別是10、7和6，堆棧大小都是64（注意OS_STK為32位數據）。我們在main函數只創建了start_task一個任務，然后在start_task再創建另外兩個任務，在創建之后將自身（start_task）掛起。這里，我們單獨創建start_task，是為了提供一個單一任務，實現應用程序開始運行之前的準備工作。 在應用程序中經常有一些代碼段必須不受任何干擾地連續運行，這樣的代碼段叫做臨界段。因此，為了使臨界段在運行時不受中斷所打斷，在臨界段代碼前必須用關中斷指令使CPU屏蔽中斷請求，而在臨界段代碼后必須用開中斷指令解除屏蔽使得CPU可以響應中斷請求。UCOSII提供OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL兩個宏來實現，這兩個宏需要在移植UCOSII的時候實現，采用OS_CRITICAL_METHOD為3來實現這兩個宏。因為臨界段代碼不能被中斷，將嚴重影響系統的實時性，所以臨界段代碼越短越好！在start_task任務中，我們在創建led0_task和led1_task的