第1组_项目报告书

项目报告书
一、目的
辅助理解课堂上讲授的进程的定义、进程控制块、进程的创建以及处理及调度算法等知识点。

二、任务
分析µC/OS-II操作系统中的进程调度模块的源码实现。

进而理解进程控制块的结构，理解进程运行的并发性，掌握进程调度的方法在µC/OS-II操作系统中的具体实现。

三、小组内任务完成情况
撰写说明：小组各成员按照任务分工对任务完成情况进行说明，形式可以是文字描述、代码描述、流程图描述或屏幕截图等。

1、uC/OS的任务控制块--0.8
完成人：
任务完成情况说明：
typedef struct os_tcb {
OS_STK *OSTCBStkPtr; //pointer 指向当前任务的栈顶
#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN > 0
void*OSTCBExtPtr; //pointer 指向用户扩展的任务控制块这样可以不用修改源码来添加任务控制块的功能
OS_STK *OSTCBStkBottom; //pointer 指向栈底使用OSTaskCreateExt()才会有效
调用OSTaskStkChk()时会用到
INT32U OSTCBStkSize; //栈的容量单位不是字节，而是入口地址的宽度主要在OSTaskStkChk()中使用
INT16U OSTCBOpt; //给OSTaskCreateExt()的选择项目前只支持三个详见uCOS_II.H
INT16U OSTCBId; //任务ID 范围0-65535 目前有优先级，不需要目的是留给将来扩展用
#endif
struct os_tcb *OSTCBNext; //pointer 指向下一个任务控制块
struct os_tcb *OSTCBPrev; //pointer 指向上一个任务控制块
//通过以上两个指针创建了双向列表，以上两个指针主要用于在OSTimeTick()中刷新各个任务的延迟变量
#if ((OS_Q_EN > 0) && (OS_MAX_QS > 0)) || (OS_MBOX_EN > 0) || (OS_SEM_EN > 0) ||
(OS_MUTEX_EN > 0)
OS_EVENT *OSTCBEventPtr; //pointer 指向事件控制块(ECB)
#endif
#if ((OS_Q_EN > 0) && (OS_MAX_QS > 0)) || (OS_MBOX_EN > 0)
void*OSTCBMsg; //pointer 指向传递给消息邮箱或者消息队列的消息
#endif
#if (OS_VERSION >= 251) && (OS_FLAG_EN > 0) && (OS_MAX_FLAGS > 0)
#if OS_TASK_DEL_EN > 0
OS_FLAG_NODE *OSTCBFlagNode; //pointer 指向事件Flag的节点
#endif
OS_FLAGS OSTCBFlagsRdy; //使等待任务进入就绪的Flag
#endif
INT16U OSTCBDly; //counter 记录延时或者等待超时的节拍数0表示不延时或者无限阻塞
INT8U OSTCBStat; //任务当前状态0为就绪详见uCOS_II.H
INT8U OSTCBPrio; //任务的优先级0最高63最低
INT8U OSTCBX; //= priority & 0x07
INT8U OSTCBY; //= priority >> 3
INT8U OSTCBBitX; //= OSMapTbl[priority & 0x07]
INT8U OSTCBBitY; //= OSMapTbl[priority>>3]
//以上四个变量用于加速任务进入就绪态或阻塞态的过程。

事先已经算好
#if OS_TASK_DEL_EN > 0
BOOLEAN OSTCBDelReq; //判断任务是否需要删除自己的BOOL值
#endif
} OS_TCB;
2、任务就绪表的结构--0.9
完成人：
任务完成情况说明：
任务就绪表包括两个变量，两个表格和三个程序组成。

两个变量分别是OSRdyGrp和OSRdyTbl[]（在uCOS_II.H中声明）;两个表格分别是位掩码表OSMapTbl[]和优先级判定表OSUnMapTbl[]（在uCOS_II.H中声明，在OS_CORE.C 中定义）;三个程序分别是使任务进入就绪、使任务脱离就绪、寻找任务就绪的最高优先级任务的程序。

3、对任务就绪表的操作（将就绪任务状态填入就绪表）--0.9
完成人：
任务完成情况说明：
若某优先级任务进入就绪态，则将就绪表OSRdyTbl[]中的相应元素的相应位置位。

置位算法(假设优先级为prio)：
OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]
OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]
因为优先级的范围为0-63的8位INT型，所以最高两位为0。

剩下的六位中，高三位为在OSRdyGrp中的位置，低三位为在OSRdyTbl[]中的位置(高三位也用于对OSRdyTbl[]的索引)。

上边的算法中，OSRdyGrp的结果为OSRdyTbl[]有哪些行存在就绪任务；OSMapTbl[prio & 0x07]的结果为优先级低三位在掩码表中列的位置。

OSRdyTbl[prio>>3]为优先级高三位，即优先级所在的行。

确定位置以后，OSRdyTbl[]中优先级的相应位置被置一。

4、根据就绪表确定最高优先级（采用查表法确定高优先级任务）--1
完成人：
任务完成情况说明：
查表算法：
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]
x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]
prio = (y << 3) + x
原理：先通过查表确定最高优先级在哪行，再通过扎表确定最高优先级在这行的哪一列。

最后prio的二进制值为00[行号的三位二进制][列号的三位二进制]
5、任务调度器实现流程图表述—1
完成人：
任务完成情况说明：
开始→采用第三种方法开关中断→关闭中断
↓
是否是中断嵌套和调度上锁？→是→结束
↓
否→找出就绪任务中优先级最高的任务
↓
该任务是否为当前正在运行的任务？→是→结束
↓
否→将最高优先级的任务指向他的TCB →任务切换统计计数++ →调用任务切换函数→开中断→结束
6、任务调度器实现及源代码分析—1
任务完成情况说明：
void OS_Sched (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3 //定义第三种方法开关中断
OS_CPU_SR cpu_sr;
#endif
INT8U y;
OS_ENTER_CRITICAL(); //关中断①
if ((OSIntNesting == 0) && (OSLockNesting == 0)) { //如果调度允许且没有中断②
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]); //找出最高优先级
if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) { //如果不是正在运行的任务
OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];//最高优先级的任务指向他的TCB
OSCtxSwCtr++;
OS_TASK_SW(); } //调用任务切换函数
}
OS_EXIT_CRITICAL(); //开中断
}
①为了防止处理过程中有中断进来导致某些任务转入就绪状态，中断必须关闭。

②OSLockNesting=0时，才允许调度；所用中断退出时，OSIntNesting=0
7、任务切换的过程描述--0.8（可选）
完成人：
任务完成情况说明：
①将通用寄存器中的数据推入堆栈
②将堆栈指针SP保存在低优先级任务的TCB中，此时SP和OSTCB→
OSTCBStkPtr都指向当前任务栈顶
③将OSTCBHighRdy赋值给当前任务的OSTCBCur
④找出要重新运行的任务的栈指针，将它装入SP中
⑤将堆栈中保存的通用寄存器数据全部回装（注意栈是FILO）
⑥调用中断返回指令
8、用户任务的实现（编写一个示例程序验证调度算法）--1
任务完成情况说明：
9、任务状态切换（挂起和恢复任务）示例程序演示--0.9（可选）完成人：
任务完成情况说明：
10、用信号量实现任务间同步和互斥示例程序演示--0.9（可选）完成人：
任务完成情况说明：
11、用消息邮箱实现任务间通信示例程序演示--0.9（可选）
完成人：
任务完成情况说明：
四、心得体会。