μC/OS-II在80x86上的移植（下）-文章-软件开发-嵌入式OS

μC/OS-II在80x86上的移植（下）

时间:03-15 09:55 阅读:1455次

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简介：本章将介绍如何将μC/OS-II移植到INTEL80x86系列CPU上，本章所介绍的移植和代码都是针对80x86的实模式的，且编译器在大模式下编译和连接。

OS_CPU_C.C中未定义，此函数为用户定义。其用法请参考例程3。

9.05.06 OSTimeTickHook()

OS_CPU_C.C中未定义，此函数为用户定义。

9.06 内存占用

表9.1列出了指定初始化常量的情况下，μC/OS-II占用内存的情况，包括数据和程序代码。如果μC/OS-II用于嵌入式系统，则数据指RAM的占用，程序代码指ROM的占用。内存占用的说明清单随磁盘一起提供给用户，在安装μC/OS-II后，查看\SOFTWARE\uCOS-

II\Ix836L\DOC\目录下的ROM-RAM.XLS文件。该文件为MicrosoftExcel文件，需要Office97

或更高版本的Excel打开。

表9.1中所列出的内存占用大小都近似为25字节的倍数。笔者所用的BorlandC/C++V3.1设定为编译产生运行速度最快的目标代码，所以表中所列的数字并不是绝对的，但可以给读者一个总的概念。例如，如果不使用消息队列机制，在编译前将OS_Q_EN设为0，则编译后的目标代码长度6,875字节，可减小大约1,475字节。

此外，空闲任务(idle)和统计任务(statistics)的堆栈都设为1,024字节(1Kb)。根据您自己的要求可以增减。μC/OS-II的数据结构最少需要35字节的RAM。

表9.2说明了如何裁减μC/OS-II，应用在更小规模的系统上。此处的小系统有16个任务。

并且不采用如下功能：

?邮箱功能(OS_MBOX_EN设为0)

?内存管理机制(OS_MEM_EN设为0)

?动态改变任务优先级(OS_TASK_CHANGE_PRIO_EN设为0)

?旧版本的任务创建函数OSTaskCreate()(OS_TASK_CREATE_EN设为0)

?任务删除(OS_TASK_DEL_EN设为0)

?挂起和唤醒任务(OS_TASK_SUSPEND_EN设为0)

采取上述措施后，程序代码空间可以减小3Kb，数据空间可以减小2,200字节。由于只有16个任务运行，节省了大量用于任务控制块OS_TCB的空间。在80x86的大模式编译条件下，每一个OS_TCB将占用45字节的RAM。

9.07 运行时间

表9.3到9.5列出了大部分μC/OS-II函数在80186处理器上的运行时间。统计的方法是将C原程序编译为汇编代码，然后计算每条汇编指令所需的时钟周期，根据处理器的时钟频率，最后算出运行时间。表中的I 栏为函数包含有多少条指令，C 栏为函数运行需要多少时钟周期，μs为运行所需的以微秒为单位的时间。表中有3类时间，分别是在函数中关闭中断的时间、函数运行的最小时间和最大时间。如果您不使用80186处理器，表中的数据就没有什么实际意义，但可以使您理解每个函数运行时间的相对大小。

表 9.1μC/OS-II 内存占用( 80186).

表 9.2 压缩后的μC/OS-II配置.

以上各表中的时间数据都是假设函数成功运行，正常返回;同时假定处理器工作在最大总线速度。平均来说，80186处理器的每条指令需要10个时钟周期。

对于80186处理器，μC/OS-II中的函数最大的关闭中断时间是33.3μs，约1,100个时钟周期。

N/A是指该函数的运行时间长短并不重要，例如一些只执行一次初始化函数。

如果您用的是x86系列的其他CPU，您可以根据表中每个函数的运行时钟周期项估计当前CPU的执行时间。例如，如果用80486，且知80486的指令平均用2个时钟周期;或者知道80486总线频率为66MHz(比80186的33MHz快2倍)，都可以估计出函数在80486上的执行时间。

表 9.3μC/OS-II函数在33MHz80186上的执行时间.

表9.3μC/OS-II函数在33MHz80186上的执行时间.(续表)内存管理

表9.3μC/OS-II函数在33MHz80186上的执行时间.(续表)

下面我们将讨论每个函数的关闭中断时间，最大、最小运行时间是如何计算的，以及这样计算的先决条件。

OSSchedUnlock()

最小运行时间是当变量OSLockNesting减为0，且系统中没有更高优先级的任务就绪，SSchedUnlock()正常结束返回调用者。

最大运行时间是也是当变量OSLockNesting减为0，但有更高优先级的任务就绪，函数中需要进行任务切换。

OSIntExit()

最小运行时间是当变量OSLockNesting减为0，且系统中没有更高优先级的任务就绪，OSIntExit()正常结束返回被中断任务。

最大运行时间是也是当变量OSLockNesting减为0，但有更高优先级的任务就绪，OSIntExit()将不返回调用者，经过任务切换操作后，将直接返回就绪的任务。

OSTickISR()

此函数假定在当前μC/OS-II中运行有最大数目的任务(64个)。

最小运行时间是当64个任务都不在等待延时状态。也就是说，所有的任务都不需要OSTickISR()处理。

最大运行时间是当63个任务(空闲进程不会延时等待)都处于延时状态，此时OSTickISR()需要逐个检查等待中的任务，将计数器减1，并判断是否延时结束。这种情况对于系统是一个很重的负荷。例如在最坏的情况，设时钟节拍间隔10ms，OSTickISR()需要625μs，占了约6%的CPU利用率。但请注意，此时所有的任务都没有执行，只是内核的开销。

OSMboxPend()

最小运行时间是当邮箱中有消息需要处理的时候。

最大运行时间是当邮箱中没有消息，任务需要等待的时候。此时调用OSMboxPend()的任务将被挂起，进行任务切换。最大运行时间是同一任务执行OSMboxPend()的累计时间，这个过程包括OSMboxPend()查看邮箱，发现没有消息，再调用任务切换函数OSSched()，切换到新任务。当由于某种原因调用OSMboxPend()的任务又被唤醒执行，从OSSched()中返回，发现返回的原因是由于延时结束(处理延时结束情况的代码最长—译者注)，最后返回调用任务。OSMboxPend()的最大运行时间是上述时间的总和。

OSMboxPost()

最小运行时间是当邮箱是空的，没有任务等待消息的时候。

最大运行时间是当消息邮箱中有一个或多个任务在等待消息。此时，消息将发往等待队列中优先级最高的任务，将此任务唤醒执行。最大运行时间是同一任务执行OSMboxPost()的累计时间，这个过程包括任务唤醒等待任务，发送消息，调用任务切换函数OSSched()，切换到新任务。当由于某种原因调用OSMboxPost()的任务又被唤醒执行，从OSSched()中返回，发现返回的原因是由于延时结束(处理延时结束情况的代码最长—译者注)，最后返回调用任务。OSMboxPost()的最大运行时间是上述时间的总和。

OSMemGet()

最小运行时间是当系统中已经没有内存块，OSMemGet()返回错误码。

最大运行时间是OSMemGet()获得了内存块，返回调用者。

OSMemPut()

最小运行时间是当向一个已经排满的内存分区中返回内存块。

最大运行时间是当向一个未排满的内存分区中返回内存块

OSQPend()

最小运行时间是当消息队列中有消息需要处理的时候。

最大运行时间是当消息队列中没有消息，任务需要等待的时候。此时调用OSQPend()的任务将被挂起，进行任务切换。最大运行时间是同一任务执行OSQPend()的累计时间，这个过程包括OSQPend()查看消息队列，发现没有消息，再调用任务切换函数OSSched()，切换到新任务。当由于某种原因调用OSQPend()的任务又被唤醒执行，从OSSched()中返回，发现返回的原因是由于延时结束(处理延时结束情况的代码最长—译者注)，最后返回调用任务。OSQ`Pend()的最大运行时间是上述时间的总和。

OSQPost()

最小运行时间是当消息队列是空的，没有任务等待消息的时候。

最大运行时间是当消息队列中有一个或多个任务在等待消息。此时，消息将发往等待队列中优先级最高的任务，将此任务唤醒执行。最大运行时间是同一任务执行OSQPost()的累计时间，这个过程包括任务唤醒等待任务，发送消息，调用任务切换函数OSSched()，切换到新任务。当由于某种原因调用OSQPost()的任务又被唤醒执行，从OSSched()中返回，发现返回的原因是由于延时结束(处理延时结束情况的代码最长—译者注)，最后返回调用任务。OSQPost()的最大运行时间是上述时间的总和。

OSQPostFront()

此函数与OSQPost()的过程相同。

OSSemPend()

最小运行时间是当信号量可获取的时候(信号量计数器大于0)。

最大运行时间是当信号量不可得，任务需要等待的时候。此时调用OSSemPend()的任务将被挂起，进行任务切换。最大运行时间是同一任务执行OSQPend()的累计时间，这个过程包括OSSemPend()查看信号量计数器，发现是0，再调用任务切换函数OSSched()，切换到新任务。当由于某种原因调用OSSemPend()的任务又被唤醒执行，从OSSched()中返回，发现返回的原因是由于延时结束(处理延时结束情况的代码最长—译者注)，最后返回调用任务。OSSemPend()的最大运行时间是上述时间的总和。

OSSemPost()

最小运行时间是当没有任务在等待信号量的时候。

最大运行时间是当有一个或多个任务在等待信号量。此时，等待队列中优先级最高的任务将被唤醒执行。最大运行时间是同一任务执行OSSemPost()的累计时间，这个过程包括任务唤醒等待任务，调用任务切换函数OSSched()，切换到新任务。当由于某种原因调用OSSemPost()的任务又被唤醒执行，从OSSched()中返回，发现返回的原因是由于延时结束(处理延时结束情况的代码最长—译者注)，最后返回调用任务。OSSemPost()的最大运行时间是上述时间的总和。

OSTaskChangePrio()

最小运行时间是当任务被改变的优先级比当前运行任务的低，此时不进行任务切换，直接返回调用任务。

最大运行时间是当任务被改变的优先级比当前运行任务的高，此时将进行任务切换。

OSTaskCreate()

最小运行时间是当调用OSTaskCreate()的任务创建了一个比自己优先级低的任务，此时不进行任务切换。

最大运行时间是当调用OSTaskCreate()的任务创建了一个比自己优先级高的任务，此时将进行任务切换。

上述两种情况都是假定OSTaskCreateHook()不进行任何操作。

OSTaskCreateExt()

最小运行时间是当OSTaskCreateExt()不对堆栈进行清零操作(此项操作是为堆栈检查函数做准备的)。

最大运行时间是当OSTaskCreateExt()需要进行堆栈清零操作。但此项操作的时间取决于堆栈的大小。如果设清除每个堆栈单元(堆栈操作以字为单位—译者注)需要100个时钟周期(3μs)，1000字节的堆栈将需要1,500μs(1000字节除以2再乘以3μs/每字)。在清除堆栈过程中中断是打开的，可以响应中断请求。

上述两种情况都是假定OSTaskCreateHook()不进行任何操作。

OSTaskDel()

最小运行时间是当被删除的任务不是当前任务，此时不进行任务切换。

最大运行时间是当被删除的任务是当前任务，此时将进行任务切换。

OSTaskDelReq()

该函数很短，几乎没有最小和最大运行时间之分。

OSTaskResume()

最小运行时间是当OSTaskResume()唤醒了一个任务，但该任务的优先级比当前任务低，此时不进行任务切换。

最大运行时间是OSTaskResume()唤醒了一个优先级更高的任务，此时将进行任务切换。

OSTaskStkChk()

OSTaskStkChk()的执行过程是从堆栈的底端开始检查0的个数，估计堆栈所剩的空间。

所以最小运行时间是当OSTaskStkChk()检查一个全部占满的堆栈。但实际上这种情况是不允许发生的，这将使系统崩溃。

最大运行时间是当OSTaskStkChk()检查一个全空堆栈，执行时间取决于堆栈的大小。例如检查每个堆栈单元(堆栈操作以字为单位—译者注)需要80钟周期(2.4μs)，1000字节的堆栈将需要1,200μs(1000字节除以2再乘以2.4μs/每字)。再加上其他的一些操作，总共需要大约1,218μs。在检查堆栈过程中中断是打开的，可以响中断请求。

OSTaskSuspend()

最小运行时间是当被挂起的任务不是当前任务，此时不进行任务切换。

最大运行时间是当前任务挂起自己，此时将进行任务切换。

OSTaskQuery()

该函数的运行时间总是一样的。OSTaskQuery()执行的操作是获取任务的任务控制块OS_TCB。如果OS_TCB中包含所有的操作项，需要占用45字节(大模式编译)。

OSTimeDly()

如果延时时间不为0，则OSTimeDly()运行时间总是相同的。此时将进行任务切换。

如果延时时间为0，OSTimeDly()不清除OSRdyGrp中的任务就绪位，不进行延时操作，直接返回。

OSTimeDlyHMSM()

如果延时时间不为0，则OSTimeDlyHMSM()运行时间总是相同的。此时将进行任务切换。

此外，OSTimeDlyHMSM()延时时间最好不要超过65,536个时钟节拍。也就是说，如果时钟节拍发生的间隔为10ms(频率100Hz)，延时时间应该限定在10分55秒350毫秒内。如果超过了上述数值，该任务就不能用OSTimeDlyResume()函数唤醒。

OSTimeDlyResume()