5.4 时间片轮询多任务操作系统

任务调度交给操作系统，引入调度算法
任务 调度 任务
协作式多任务系统的特点
安全 性
如果一个任务死掉，势必造 成整个系统死掉。
复杂 运行的任务难以得知其他任务 性 状态，任务切换时机难以把握。
调度算法
1
时间片轮询
2
优先级调度
3
带优先级调度的时间片轮询
调度算法
1
时间片轮询
任务A 任务B 任务C
2
优先级调度
TN_OS_TASK_HANDLE tnOsTaskCreate(void (*pfuncTask)(void), idata unsgined char *pucStk) { TN_OS_TASK_HANDLE thRt;
for (thRt = 0; thRt < TN_OS_MAX_TASKS; thRt++) { 写实现开中断和关中断程序。由于TinyOS51仅适合 // 禁止中断 EA = 0; 80C51系列单片机，故直接使用“EA=0”和“EA=1”。 if (__GtcbTasks[thRt].ucTaskStat == __TN_TASK_FLG_DEL) { setTaskJmp(pfuncTask, pucStk, __GtcbTasks[thRt].jbTaskContext); __GtcbTask[thRt].ucTaskStat = __TN_TASK_FLG_RDY; EA = 1; // 允许中断 return thRt; } EA = 1; // 允许中断 }
函数实现
任务函数 task0()和task1() 时钟节拍中断服务函数 timer0ISR() main函数 main() void task0(void) /* { /* * 一个简单的任务，无限循环中让 /* TMOD = (TMOD & 0xF0) | 0x01; * 1. 初始化系统 * __GucTask0++。 * = 0x00; TL0 用户实现时钟节拍中断服务函数， // * 2. 创建任务 */ * = 0x00; TH0 并调用tnOsTimeTick()。 // 初始化timer0，即 * 3. 启动系统 void task1(void) */ TR0 = 1; // 初始化时钟节拍 */ { ET0 = 1; // 中断。 void main(void) while (1) { void = 0; timer0ISR(void)//__interrupt1 TF0 { __GucTask0++; { while (1) { tnOsInit(); } tnOsTimeTick(); __GucTask0++; tnOsTaskCreate(task0, __GucTaskStks[0]; } } } tnOsTaskCreate(task1, __GucTaskStk[1]); } tnOsStart(); }
目
录
1
概述
2
整体规划
3
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任务控制块
内部变量初始化 创建任务
任务控制块
TinyOS51 V1.1增加了延时服务功能，因此，在TCB中增加了一个记录时 间的成员uiTicks。
与任务控制块相关代码：
#define __TN_TASK_FLG_DEL #define __TN_TASK_FLG_RDY #define __TN_TASK_FLG_DLY struct tn_os_tcb { jmp_buf jbTaskContext; unsigned char ucTaskStat; unsigned int uiTicks; }; typedef struct tn_os_tcb TN_OS_TCB; 0x00 0x01 0x02 // 任务被删除 // 任务就绪 // 任务延时
任务切换时机
使用时间片轮询调度的操作系统中，会在两种下进行任务切换。
1
任务主动请求调度
任务在调用操作系统提供的“管理”类服 务（如删除任务等）和“等待”类服务（如延 时、获取信号量、等待消息等）时，会主动请 求调度。
2
分配给任务的时间片已到 操作系统采用一个周期性的中断来管理时 间片，在这个中断服务函数中，判断运行的任 务是否用完了时间片。
调度算法
1
时间片轮询
任务A 任务B 任务C
2
优先级调度
3
带优先级调度的时间片轮询
+ 低优先级 + 中优先级 + 高优先级
t
高优先级任务先运行
t
不同任务不同对待，优先级高任务的先运行。
高优先级任务抢占低优先级任务
调度算法
1
时间片轮询
2
优先级调度
3
带优先级调度的时间片轮询
这种调度算法情况较复杂，类型 较多，自己去学习了解。
通常，为了提高可移植性，采用一个宏或函数来编
目
录
4
内部变量初始化
5
创建任务
6
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启动多任务环境
任务调度 时钟节拍中断
tnOsStart()
在TinyOS51 V1.1中，如果不允许中断，则时钟节拍中断服务程序不会运 行，因此，在tnOsStart()中增加允许中断的代码。
void tnOsStart (void) { EA = 1; longjmp (__GtcbTask[0].jbTaskContext); } tnOsInit()中__GthTaskCur = 0， 即当前运行任务为0号任务。
1
延时管理
2
任务切换
for (thTask = 0; thTask < TN_OS_MAX_TASKS;thTask++) { if (__GtcbTasks[thTask].uiTicks != 0) { 如果uiTicks不为0，则uiTicks--，即缩短延时时间。未使用任务状态标志判断任务 __GtcbTasks[thTask].uiTicks--; // 缩短延时时间 是否处于延时状态。这是因为TinyOS51更高的版本具有超时功能，需要使用 if (__GtcbTasks[thTask].uiTicks == 0) { uiTicks来判断任务是否超时。 __GtcbTasks[thTask].ucTaskStat |= __TN_TASK_FLG_RDY; // 设置任务就绪状态位 如果uiTicks为0，则将任务设置为就绪状态。为了向上兼容超时代码，即区分 } } 系统服务是正常返回还是超时返回，未直接将任务设置为就绪状态，而使用 } “|=”操作。 }
// 任务上下文 // 任务状态 // 任务延时时间
static data TN_OS_TCB __GtcbTasks[TN_OS_MAX_TASKS]; // 任务控制块数组
目
录
2
整体规划
3
任务控制块
4
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内部变量初始化
创建任务 启动多任务环境
tnOsInit()
由于TCB增加了一个uiTicks，则在tnOsInit()中进行初始化。
目
录
1
概述
2
3 4
整体规划
任务控制块 内部变量初始化
时间片轮询操作系统规划
协作式 多任务系统
时间片轮询 调度算法
时间片轮询 多任务 操作系统
TinyOS51 V1.0
TinyOS51 V1.1
TinyOS51 V1.1采用最简单的时间片轮询调度算法，在每个时钟节拍中 断时调度，即分配给任务的时间片为一个时钟节拍。 这样，在任务控制块中不仅不需要保存时钟任务剩余的时钟节拍，而且 也不必编写计算任务的剩余时间和设置任务时间片的代码。
OS初始化函数代码：
void tnOsInit (void) { TN_OS_TASK_HANDLE thTask; for (thTask = 0; thTask < TN_OS_MAX_TASKS; thTask++) { __GtcbTasks[thTask].ucTaskStat = __TN_TASK_FLG_DEL; __GtcbTasks[thTask].uiTicks = 0; } __GthTaskCur = 0; }
TinyOS51从V1.0到V1.1的改变
TinyOS51 V1.0和TinyOS51 V1.1的API不同点 TinyOS51 V1.0
任务调度函数 tnOsSched()
TinyOS51 v1.1
__tnOsSched()
任务延时函数
时钟节拍处理函数
无
无
tnOsTimeDly()
tnOsTimeTick()
// 允许中断 // 执行0号任务
目
录
5
创建任务
6
启动多任务环境
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任务调度
时钟节拍中断 longjmpInIsr()
__tnOsSched()
任务调度函数__tnOsSched()中也要操作TCB，因此也需要加入开/关中断 代码包含临界区。另外，__tnOsSched()不再提供给任务直接调用，仅供内部 调用，因此添加前缀“__”。
5.4 时间片轮询多任务操作系统
目
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录
概述 整体规划 任务控制块 内部变量初始化 创建任务 启动多任务环境
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任务调度 时钟节拍中断
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4
longjmpInIsr()
任务延时 删除任务
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协作式多任务系统
协作式多任务系统中，任务切换需正在运行的任务主动让出CPU，这不 仅带来一些安全隐患，而且使程序设计相当的复杂。
// 操作的任务
// 任务初始处于删除状态 // 设置初值