1、http:/www.ourde前言 想了很久,要不要寫這篇文章?最后覺得對操作系統感興趣的人還是很多,寫吧.我不一定能造出玉,但我可以拋出磚. 包括我在內的很多人都對51使用操作系統呈悲觀態度,因為51的片上資源太少.但對于很多要求不高的系統來說,使用操作系統可以使代碼變得更直觀,易于維護,所以在51上仍有操作系統的生存機會. 流行的uCos,Tiny51等,其實都不適合在2051這樣的片子上用,占資源較多,唯有自已動手,以不變應萬變,才能讓51也有操作系統可用.這篇貼子的目的,是教會大家如何現場寫一個OS,而不是給大家提供一個OS版本.提供的所有代碼,也都是示例代碼,所以不要因為它沒什么功能

2、就說LAJI之類的話.如果把功能寫全了,一來估計你也不想看了,二來也失去靈活性沒有價值了. 下面的貼一個示例出來,可以清楚的看到,OS本身只有不到10行源代碼,編譯后的目標代碼60字節,任務切換消耗為20個機器周期.相比之下,KEIL內嵌的TINY51目標代碼為800字節,切換消耗100700周期.唯一不足之處是,每個任務要占用掉十幾字節的堆棧,所以任務數不能太多,用在128B內存的51里有點難度,但對于52來說問題不大.這套代碼在36M主頻的STC12C4052上實測,切換任務僅需2uS. #include #defineMAX_TASKS2/任務槽個數.必須和實際任務數一至 #define

3、MAX_TASK_DEP12/最大棧深.最低不得少于2個,保守值為12. unsignedcharidatatask_stackMAX_TASKSMAX_TASK_DEP;/任務堆棧. unsignedchartask_id;/當前活動任務號 /任務切換函數(任務調度器) voidtask_switch() task_sptask_id=SP; if(+task_id=MAX_TASKS) task_id=0; SP=task_sptask_id; /任務裝入函數.將指定的函數(參數1)裝入指定(參數2)的任務槽中.如果該槽中原來就有任務,則原任務丟失,但系統本身不會發生錯誤. voidtas

4、k_load(unsignedintfn,unsignedchartid) task_sptid=task_stacktid+1; task_stacktid0=(unsignedint)fn&0xff; task_stacktid1=(unsignedint)fn8; /從指定的任務開始運行任務調度.調用該宏后,將永不返回. #defineos_start(tid)task_id=tid,SP=task_sptid;return; /*=以下為測試代碼=*/ voidtask1() staticunsignedchari; while(1) i+; task_switch();/編譯后在這里

5、打上斷點 voidtask2() staticunsignedcharj; while(1) j+=2; task_switch();/編譯后在這里打上斷點 voidmain() /這里裝載了兩個任務,因此在定義MAX_TASKS時也必須定義為2 task_load(task1,0);/將task1函數裝入0號槽 task_load(task2,1);/將task2函數裝入1號槽 os_start(0); 這樣一個簡單的多任務系統雖然不能稱得上真正的操作系統,但只要你了解了它的原理,就能輕易地將它擴展得非常強大,想知道要如何做嗎? 一.什么是操作系統? 人腦比較容易接受類比這種表達方式,我就用

6、公交系統來類比操作系統吧. 當我們要解決一個問題的時候,是用某種處理手段去完成它,這就是我們常說的方法,計算機里叫程序(有時候也可以叫它算法). 以出行為例,當我們要從A地走到B地的時候,可以走著去,也可以飛著去,可以走直線,也可以繞彎路,只要能從A地到B地,都叫作方法.這種從A地到B的需求,相當于計算機里的任務,而實現從A地到B地的方法,叫作任務處理流程 很顯然,這些走法中,并不是每種都合理,有些傻子都會采用的,有些是傻子都不采會用的.用計算機的話來說就是,有的任務處理流程好,有的任務處理流程好,有的處理流程差. 可以歸納出這么幾種真正算得上方法的方法: 有些走法比較快速,適合于趕時間的人;

7、有些走法比較省事,適合于懶人;有些走法比較便宜,適合于窮人. 用計算機的話說就是,有些省CPU,有些流程簡單,有些對系統資源要求低. 現在我們可以看到一個問題: 如果全世界所有的資源給你一個人用(單任務獨占全部資源),那最適合你需求的方法就是好方法.但事實上要外出的人很多,例如10個人(10個任務),卻只有1輛車(1套資源),這叫作資源爭用. 如果每個人都要使用最適合他需求的方法,那司機就只好給他們一人跑一趟了,而在任一時刻里,車上只有一個乘客.這叫作順序執行,我們可以看到這種方法對系統資源的浪費是嚴重的. 如果我們沒有法力將1臺車變成10臺車來送這10個人,就只好制定一些機制和約定,讓1臺車

8、看起來像10臺車,來解決這個問題的辦法想必大家都知道,那就是制定公交線路. 最簡單的辦法是將所有旅客需要走的起點與終點串成一條線,車在這條線上開,乘客則自已決定上下車.這就是最簡單的公交線路.它很差勁,但起碼解決客人們對車爭用.對應到計算機里,就是把所有任務的代碼混在一起執行. 這樣做既不優異雅,也沒效率,于是司機想了個辦法,把這些客戶叫到一起商量,將所有客人出行的起點與終點羅列出來,統計這些線路的使用頻度,然后制定出公交線路:有些路線可以合并起來成為一條線路,而那些不能合并的路線,則另行開辟行車車次,這叫作任務定義.另外,對于人多路線,車次排多點,時間上也優先安排,這叫作任務優先級. 經過這

9、樣的安排后,雖然仍只有一輛車,但運載能力卻大多了.這套車次/路線的按排,就是一套公交系統.哈,知道什么叫操作系統了吧?它也就是這么樣的一種約定. 操作系統: 我們先回過頭歸納一下: 汽車系統資源.主要指的是CPU,當然還有其它,比如內存,定時器,中斷源等. 客戶出行任務 正在走的路線進程 一個一個的運送旅客順序執行 同時運送所有旅客多任務并行 按不同的使用頻度制定路線并優先跑較繁忙的路線任務優先級 計算機內有各種資源,單從硬件上說,就有CPU,內存,定時器,中斷源,I/O端口等.而且還會派生出來很多軟件資源,例如消息池. 操作系統的存在,就是為了讓這些資源能被合理地分配. 最后我們來總結一下,

10、所謂操作系統,以我們目前權宜的理解就是:為解決計算機資源爭用而制定出的一種約定.二.51上的操作系統 對于一個操作系統來說,最重要的莫過于并行多任務.在這里要澄清一下,不要拿當年的DOS來說事,時代不同了.況且當年IBM和小比爾著急將PC搬上市,所以才抄襲PLM(好象是叫這個名吧?記不太清)搞了個今天看來很粗制濫造的DOS出來.看看當時真正的操作系統-UNIX,它還在紙上時就已經是多任務的了. 對于我們PC來說,要實現多任務并不是什么問題,但換到MCU卻很頭痛: 1.系統資源少 在PC上,CPU主頻以G為單位,內存以GB為單位,而MCU的主頻通常只有十幾M,內存則是Byts.在這么少的資源上同

11、時運行多個任務,就意味著操作系統必須盡可能的少占用硬件資源. 2.任務實時性要求高 PC并不需要太關心實時性,因為PC上幾乎所有的實時任務都被專門的硬件所接管,例如所有的聲卡網卡顯示上都內置有DSP以及大量的緩存.CPU只需坐在那里指手劃腳告訴這些板卡如何應付實時信息就行了. 而MCU不同,實時信息是靠CPU來處理的,緩存也非常有限,甚至沒有緩存.一旦信息到達,CPU必須在極短的時間內響應,否則信息就會丟失. 就拿串口通信來舉例,在標準的PC架構里,巨大的內存允許將信息保存足夠長的時間.而對于MCU來說內存有限,例如51僅有128字節內存,還要扣除掉寄存器組占用掉的832個字節,所以通常都僅用

12、幾個字節來緩沖.當然,你可以將數據的接收與處理的過程合并,但對于一個操作系統來說,不推薦這么做. 假定以115200bps通信速率向MCU傳數據,則每個字節的傳送時間約為9uS,假定緩存為8字節,則串口處理任務必須在70uS內響應. 這兩個問題都指向了同一種解決思路:操作系統必須輕量輕量再輕量,最好是不占資源(那當然是做夢啦). 可用于MCU的操作系統很多,但適合51(這里的51專指無擴展內存的51)幾乎沒有.前陣子見過一個圈圈操作系統,那是我所見過的操作系統里最輕量的,但仍有改進的余地. 很多人認為,51根本不適合使用操作系統.其實我對這種說法并不完全接受,否則也沒有這篇文章了. 我的看法是

13、,51不適合采用通用操作系統.所謂通用操作系統就是,不論你是什么樣的應用需求,也不管你用什么芯片,只要你是51,通通用同一個操作系統. 這種想法對于PC來說沒問題,對于嵌入式來說也不錯,對AVR來說還湊合,而對于51這種貧窮型的MCU來說,不行. 怎樣行?量體裁衣,現場根據需求構建一個操作系統出來! 看到這里,估計很多人要翻白眼了,大體上兩種: 1.操作系統那么復雜,說造就造,當自已是神了? 2.操作系統那么復雜,現場造一個會不會出BUG? 哈哈,看清楚了?問題出在復雜上面,如果操作系統不復雜,問題不就解決了? 事實上,很多人對操作系統的理解是片面的,操作系統不一定要做得很復雜很全面,就算僅個

14、多任務并行管理能力,你也可以稱它操作系統. 只要你對多任務并行的原理有所了解,就不難現場寫一個出來,而一旦你做到了這一點,為各任務間安排通信約定,使之發展成一個為你的應用系統量身定做的操作系統也就不難了. 為了加深對操作系統的理解,可以看一看這份PPT,讓你充分了解一個并行多任務是如何一步步從順序流程演變過來的.里面還提到了很多人都在用的狀態機,你會發現操作系統跟狀態機從原理上其實是多么相似.會用狀態機寫程序,都能寫出操作系統.三.我的第一個操作系統 直接進入主題,先貼一個操作系統的示范出來.大家可以看到,原來操作系統可以做得么簡單. 當然,這里要申明一下,這玩意兒其實算不上真正的操作系統,它

15、除了并行多任務并行外根本沒有別的功能.但凡事都從簡單開始,搞懂了它,就能根據應用需求,將它擴展成一個真正的操作系統. 好了,代碼來了. 將下面的代碼直接放到KEIL里編譯,在每個task?()函數的task_switch();那里打上斷點,就可以看到它們的確是同時在執行的. #include #defineMAX_TASKS2/任務槽個數.必須和實際任務數一至 #defineMAX_TASK_DEP12/最大棧深.最低不得少于2個,保守值為12. unsignedcharidatatask_stackMAX_TASKSMAX_TASK_DEP;/任務堆棧. unsignedchartask_i

16、d;/當前活動任務號 /任務切換函數(任務調度器) voidtask_switch() task_sptask_id=SP; if(+task_id=MAX_TASKS) task_id=0; SP=task_sptask_id; /任務裝入函數.將指定的函數(參數1)裝入指定(參數2)的任務槽中.如果該槽中原來就有任務,則原任務丟失,但系統本身不會發生錯誤. voidtask_load(unsignedintfn,unsignedchartid) task_sptid=task_stacktid+1; task_stacktid0=(unsignedint)fn&0xff; task_sta

17、cktid1=(unsignedint)fn8; /從指定的任務開始運行任務調度.調用該宏后,將永不返回. #defineos_start(tid)task_id=tid,SP=task_sptid;return; /*=以下為測試代碼=*/ voidtask1() staticunsignedchari; while(1) i+; task_switch();/編譯后在這里打上斷點 voidtask2() staticunsignedcharj; while(1) j+=2; task_switch();/編譯后在這里打上斷點 voidmain() /這里裝載了兩個任務,因此在定義MAX_T

18、ASKS時也必須定義為2 task_load(task1,0);/將task1函數裝入0號槽 task_load(task2,1);/將task2函數裝入1號槽 os_start(0); 限于篇幅我已經將代碼作了簡化,并刪掉了大部分注釋,大家可以直接下載源碼包,里面完整的注解,并帶KEIL工程文件,斷點也打好了,直接按ctrl+f5就行了. 現在來看看這個多任務系統的原理: 這個多任務系統準確來說,叫作協同式多任務. 所謂協同式,指的是當一個任務持續運行而不釋放資源時,其它任務是沒有任何機會和方式獲得運行機會,除非該任務主動釋放CPU. 在本例里,釋放CPU是靠task_switch()來完成

19、的.task_switch()函數是一個很特殊的函數,我們可以稱它為任務切換器. 要清楚任務是如何切換的,首先要回顧一下堆棧的相關知識. 有個很簡單的問題,因為它太簡單了,所以相信大家都沒留意過: 我們知道,不論是CALL還是JMP,都是將當前的程序流打斷,請問CALL和JMP的區別是什么? 你會說:CALL可以RET,JMP不行.沒錯,但原因是啥呢?為啥CALL過去的就可以用RET跳回來,JMP過去的就不能用RET來跳回呢? 很顯然,CALL通過某種方法保存了打斷前的某些信息,而在返回斷點前執行的RET指令,就是用于取回這些信息. 不用多說,大家都知道,某些信息就是PC指針,而某種方法就是壓

20、棧. 很幸運,在51里,堆棧及堆棧指針都是可被任意修改的,只要你不怕死.那么假如在執行RET前將堆棧修改一下會如何?往下看: 當程序執行CALL后,在子程序里將堆棧剛才壓入的斷點地址清除掉,并將一個函數的地址壓入,那么執行完RET后,程序就跳到這個函數去了. 事實上,只要我們在RET前將堆棧改掉,就能將程序跳到任務地方去,而不限于CALL里壓入的地址. 重點來了. 首先我們得為每個任務單獨開一塊內存,這塊內存專用于作為對應的任務的堆棧,想將CPU交給哪個任務,只需將棧指針指向誰內存塊就行了. 接下來我們構造一個這樣的函數: 當任務調用該函數時,將當前的堆棧指針保存一個變量里,并換上另一個任務的

21、堆棧指針.這就是任務調度器了. OK了,現在我們只要正確的填充好這幾個堆棧的原始內容,再調用這個函數,這個任務調度就能運行起來了. 那么這幾個堆棧里的原始內容是哪里來的呢?這就是任務裝載函數要干的事了. 在啟動任務調度前將各個任務函數的入口地址放在上面所說的任務專用的內存塊里就行了!對了,順便說一下,這個任務專用的內存塊叫作私棧,私棧的意思就是說,每個任務的堆棧都是私有的,每個任務都有一個自已的堆棧. 話都說到這份上了,相信大家也明白要怎么做了: 1.分配若干個內存塊,每個內存塊為若干字節: 這里所說的若干個內存塊就是私棧,要想同時運行幾少個任務就得分配多少塊.而每個子內存塊若干字節就是棧深.

22、記住,每調一層子程序需要2字節.如果不考慮中斷,4層調用深度,也就是8字節棧深應該差不多了. unsignedcharidatatask_stackMAX_TASKSMAX_TASK_DEP 當然,還有件事不能忘,就是堆指針的保存處.不然光有堆棧怎么知道應該從哪個地址取數據啊 unsignedcharidatatask_spMAX_TASKS 上面兩項用于裝任務信息的區域,我們給它個概念叫任務槽.有些人叫它任務堆,我覺得還是槽比較直觀 對了,還有任務號.不然怎么知道當前運行的是哪個任務呢? unsignedchartask_id 當前運行存放在1號槽的任務時,這個值就是1,運行2號槽的任務時,

23、這個值就是2. 2.構造任務調度函函數: voidtask_switch() task_sptask_id=SP;/保存當前任務的棧指針 if(+task_id=MAX_TASKS)/任務號切換到下一個任務 task_id=0; SP=task_sptask_id;/將系統的棧指針指向下個任務的私棧. 3.裝載任務: 將各任務的函數地址的低字節和高字節分別入在 task_stack任務號0和task_stack任務號1中: 為了便于使用,寫一個函數:task_load(函數名,任務號) voidtask_load(unsignedintfn,unsignedchartid) task_spti

24、d=task_stacktid+1; task_stacktid0=(unsignedint)fn&0xff; task_stacktid1=(unsignedint)fn8; 4.啟動任務調度器: 將棧指針指向任意一個任務的私棧,執行RET指令.注意,這可很有學問的哦,沒玩過堆棧的人腦子有點轉不彎:這一RET,RET到哪去了?嘿嘿,別忘了在RET前已經將堆棧指針指向一個函數的入口了.你別把RET看成RET,你把它看成是另一種類型的JMP就好理解了. SP=task_sp任務號; return; 做完這4件事后,任務并行執行就開始了.你可以象寫普通函數一個寫任務函數,只需(目前可以這么說)注意

25、在適當的時候(例如以前調延時的地方)調用一下task_switch(),以讓出CPU控制權給別的任務就行了. 最后說下效率問題. 這個多任務系統的開銷是每次切換消耗20個機器周期(CALL和RET都算在內了),貴嗎?不算貴,對于很多用狀態機方式實現的多任務系統來說,其實效率還沒這么高-caseswitch和if()可不像你想像中那么便宜. 關于內存的消耗我要說的是,當然不能否認這種多任務機制的確很占內存.但建議大家不要老盯著編譯器下面的那行字DATA=XXXbyte.那個值沒意義,堆棧沒算進去.關于比較省內存多任務機制,我將來會說到. 概括來說,這個多任務系統適用于實時性要求較高而內存需求不大

26、的應用場合,我在運行于36M主頻的STC12C4052上實測了一把,切換一個任務不到3微秒. 下回我們講講用KEIL寫多任務函數時要注意的事項. 下下回我們講講如何增強這個多任務系統,跑步進入操作系統時代.四.用KEIL寫多任務系統的技巧與注意事項 C51編譯器很多,KEIL是其中比較流行的一種.我列出的所有例子都必須在KEIL中使用.為何?不是因為KEIL好所以用它(當然它的確很棒),而是因為這里面用到了KEIL的一些特性,如果換到其它編譯器下,通過編譯的倒不是問題,但運行起來可能是堆棧錯位,上下文丟失等各種要命的錯誤,因為每種編譯器的特性并不相同.所以在這里先說清楚這一點. 但是,我開頭已

27、經說了,這套帖子的主要目的是闡述原理,只要你能把這幾個例子消化掉,那么也能夠自已動手寫出適合其它編譯器的OS. 好了,說說KEIL的特性吧,先看下面的函數: sbitsigl=P17; voidfunc1() registerchardatai; i=5; do sigl=!sigl; while(-i); 你會說,這個函數沒什么特別的嘛!呵呵,別著急,你將它編譯了,然后展開匯編代碼再看看: 193:voidfunc1() 194:registerchardatai; 195:i=5; C:0x00C37F05MOVR7,#0x05 196:do 197:sigl=!sigl; C:0x00C

28、5B297CPLsigl(0x90.7) 198:while(-i); C:0x00C7DFFCDJNZR7,C:00C5 199: C:0x00C922RET 看清楚了沒?這個函數里用到了R7,卻沒有對R7進行保護! 有人會跳起來了:這有什么值得奇怪的,因為上層函數里沒用到R7啊.呵呵,你說的沒錯,但只說對了一半:事實上,KEIL編譯器里作了約定,在調子函數前會盡可能釋放掉所有寄存器.通常性況下,除了中斷函數外,其它函數里都可以任意修改所有寄存器而無需先壓棧保護(其實并不是這樣,但現在暫時這樣認為,飯要一口一口吃嘛,我很快會說到的). 這個特性有什么用呢?有!當我們調用任務切換函數時,要保護

29、的對象里可以把所有的寄存器排除掉了,就是說,只需要保護堆棧即可! 現在我們回過頭來看看之前例子里的任務切換函數: voidtask_switch() task_sptask_id=SP;/保存當前任務的棧指針 if(+task_id=MAX_TASKS)/任務號切換到下一個任務 task_id=0; SP=task_sptask_id;/將系統的棧指針指向下個任務的私棧. 看到沒,一個寄存器也沒保護,展開匯編看看,的確沒保護寄存器. 好了,現在要給大家潑冷水了,看下面兩個函數: voidfunc1() registerchardatai; i=5; do sigl=!sigl; while(-

30、i); voidfunc2() registerchardatai; i=5; do func1(); while(-i); 父函數fun2()里調用func1(),展開匯編代碼看看: 193:voidfunc1() 194:registerchardatai; 195:i=5; C:0x00C37F05MOVR7,#0x05 196:do 197:sigl=!sigl; C:0x00C5B297CPLsigl(0x90.7) 198:while(-i); C:0x00C7DFFCDJNZR7,C:00C5 199: C:0x00C922RET 200:voidfunc2() 201:regi

31、sterchardatai; 202:i=5; C:0x00CA7E05MOVR6,#0x05 203:do 204:func1(); C:0x00CC11C3ACALLfunc1(C:00C3) 205:while(-i); C:0x00CEDEFCDJNZR6,C:00CC 206: C:0x00D022RET 看清楚沒?函數func2()里的變量使用了寄存器R6,而在func1和func2里都沒保護. 聽到這里,你可能又要跳一跳了:func1()里并沒有用到R6,干嘛要保護?沒錯,但編譯器是怎么知道func1()沒用到R6的呢?是從調用關系里推測出來的. 一點都沒錯,KEIL會根據函數間

32、的直接調用關系為各函數分配寄存器,既不用保護,又不會沖突,KEIL好棒哦!等一下,先別高興,換到多任務的環境里再試試: voidfunc1() registerchardatai; i=5; do sigl=!sigl; while(-i); voidfunc2() registerchardatai; i=5; do sigl=!sigl; while(-i); 展開匯編代碼看看: 193:voidfunc1() 194:registerchardatai; 195:i=5; C:0x00C37F05MOVR7,#0x05 196:do 197:sigl=!sigl; C:0x00C5B29

33、7CPLsigl(0x90.7) 198:while(-i); C:0x00C7DFFCDJNZR7,C:00C5 199: C:0x00C922RET 200:voidfunc2() 201:registerchardatai; 202:i=5; C:0x00CA7F05MOVR7,#0x05 203:do 204:sigl=!sigl; C:0x00CCB297CPLsigl(0x90.7) 205:while(-i); C:0x00CEDFFCDJNZR7,C:00CC 206: C:0x00D022RET 看到了吧?哈哈,這回神仙也算不出來了.因為兩個函數沒有了直接調用的關系,所以編譯

34、器認為它們之間不會產生沖突,結果分配了一對互相沖突的寄存器,當任務從func1()切換到func2()時,func1()中的寄存器內容就給破壞掉了.大家可以試著去編譯一下下面的程序: sbitsigl=P17; voidfunc1() registerchardatai; i=5; do sigl=!sigl; task_switch(); while(-i); voidfunc2() registerchardatai; i=5; do sigl=!sigl; task_switch(); while(-i); 我們這里只是示例,所以仍可以通過手工分配不同的寄存器避免寄存器沖突,但在真實的應

35、用中,由于任務間的切換是非常隨機的,我們無法預知某個時刻哪個寄存器不會沖突,所以分配不同寄存器的方法不可取.那么,要怎么辦呢? 這樣就行了: sbitsigl=P17; voidfunc1() staticchardatai; while(1) i=5; do sigl=!sigl; task_switch(); while(-i); voidfunc2() staticchardatai; while(1) i=5; do sigl=!sigl; task_switch(); while(-i); 將兩個函數中的變量通通改成靜態就行了.還可以這么做: sbitsigl=P17; voidfu

36、nc1() registerchardatai; while(1) i=5; do sigl=!sigl; while(-i); task_switch(); voidfunc2() registerchardatai; while(1) i=5; do sigl=!sigl; while(-i); task_switch(); 即,在變量的作用域內不切換任務,等變量用完了,再切換任務.此時雖然兩個任務仍然會互相破壞對方的寄存器內容,但對方已經不關心寄存器里的內容了. 以上所說的,就是變量覆蓋的問題.現在我們系統地說說關于變量覆蓋. 變量分兩種,一種是全局變量,一種是局部變量(在這里,寄存器變

37、量算到局部變量里). 對于全局變量,每個變量都會分配到單獨的地址. 而對于局部變量,KEIL會做一個覆蓋優化,即沒有直接調用關系的函數的變量共用空間.由于不是同時使用,所以不會沖突,這對內存小的51來說,是好事. 但現在我們進入多任務的世界了,這就意味著兩個沒有直接調用關系的函數其實是并列執行的,空間不能共用了.怎么辦呢?一種笨辦法是關掉覆蓋優化功能.呵呵,的確很笨. 比較簡單易行一個解決辦法是,不關閉覆蓋優化,但將那些在作用域內需要跨越任務(換句話說就是在變量用完前會調用task_switch()函數的)變量通通改成靜態(static)即可.這里要對初學者提一下,靜態你可以理解為全局,因為它

38、的地址空間一直保留,但它又不是全局,它只能在定義它的那個花括號對里訪問. 靜態變量有個副作用,就是即使函數退出了,仍會占著內存.所以寫任務函數的時候,盡量在變量作用域結束后才切換任務,除非這個變量的作用域很長(時間上長),會影響到其它任務的實時性.只有在這種情況下才考慮在變量作用域內跨越任務,并將變量申明為靜態. 事實上,只要編程思路比較清析,很少有變量需要跨越任務的.就是說,靜態變量并不多. 說完了覆蓋我們再說說重入. 所謂重入,就是一個函數在同一時刻有兩個不同的進程復本.對初學者來說可能不好理解,我舉個例子吧: 有一個函數在主程序會被調用,在中斷里也會被調用,假如正當在主程序里調用時,中斷

39、發生了,會發生什么情況? voidfunc1() staticchardatai; i=5; do sigl=!sigl; while(-i); 假定func1()正執行到i=3時,中斷發生,一旦中斷調用到func1()時,i的值就被破壞了,當中斷結束后,i=0. 以上說的是在傳統的單任務系統中,所以重入的機率不是很大.但在多任務系統中,很容易發生重入,看下面的例子: voidfunc1() . delay(); . voidfunc2() . delay(); . voiddelay() staticunsignedchari;/注意這里是申明為static,不申明static的話會發生覆蓋

40、問題.而申明為static會發生重入問題.麻煩啊 for(i=0;i10;i+) task_switch(); 兩個并行執行的任務都調用了delay(),這就叫重入.問題在于重入后的兩個復本都依賴變量i來控制循環,而該變量跨越了任務,這樣,兩個任務都會修改i值了. 重入只能以防為主,就是說盡量不要讓重入發生,比如將代碼改成下面的樣子: #definedelay()staticunsignedchari;for(i=0;i10;i+)task_switch();/i仍定義為static,但實際上已經不是同一個函數了,所以分配的地址不同. voidfunc1() . delay(); . void

41、func2() . delay(); . 用宏來代替函數,就意味著每個調用處都是一個獨立的代碼復本,那么兩個delay實際使用的內存地址也就不同了,重入問題消失. 但這種方法帶來的問題是,每調用一次delay(),都會產生一個delay的目標代碼,如果delay的代碼很多,那就會造成大量的rom空間占用.有其它辦法沒? 本人所知有限,只有最后一招了: voiddelay()reentrant unsignedchari; for(i=0;i10;i+) task_switch(); 加入reentrant申明后,該函數就可以支持重入.但小心使用,申明為重入后,函數效率極低! 最后附帶說下中斷.

42、因為沒太多可說的,就不單獨開章了. 中斷跟普通的寫法沒什么區別,只不過在目前所示例的多任務系統里因為有堆棧的壓力,所以要使用using來減少對堆棧的使用(順便提下,也不要調用子函數,同樣是為了減輕堆棧壓力) 用using,必須用#pragmaNOAREGS關閉掉絕對寄存器訪問,如果中斷里非要調用函數,連同函數也要放在#pragmaNOAREGS的作用域內.如例所示: #pragmaSAVE #pragmaNOAREGS/使用using時必須將絕對寄存器訪問關閉 voidclock_timer(void)interrupt1using1/使用using是為了減輕堆棧的壓力 #pragmaREST

43、ORE 改成上面的寫法后,中斷固定占用4個字節堆棧.就是說,如果你在不用中斷時任務棧深定為8的話,現在就要定為8+4=12了. 另外說句廢話,中斷里處理的事一定要少,做個標記就行了,剩下的事交給對應的任務去處理. 現在小結一下: 切換任務時要保證沒有寄存器跨越任務,否則產生任務間寄存器覆蓋.使用靜態變量解決 切換任務時要保證沒有變量跨越任務,否則產生任務間地址空間(變量)覆蓋.使用靜態變量解決 兩個不同的任務不要調用同時調用同一個函數,否則產生重入覆蓋.使用重入申明解決 五.向操作系統邁進 源代碼打包ourdev_385493.rar(文件大小:39K)(原文件名:aos.rar) 先下載示例代碼.用KEIL打開它,但先別急著看,回這里來. 前面所說的例子中,除了多任務并行執行能力外,沒有其它功能,這對于一個極簡單的系統來說是夠用的,但如果系統稍復雜一點,例如: 1.某任務中需要延時 2.某任務中需要等待,直至某事務處理完. 3.任務并非一開始就全部裝入,隨著處理流程的展開,在不同的時刻裝入不同的任務.任務具有生命周期,事務處理完畢后,希望將任務結束并清除. 這里就是操作系統的幾個