ARMCortex-M3嵌入式控制技術

——基于STM32F103RCT6

嵌入式實時操作系統μC/OS-II第十一章

μC/OS-II任務管理

本章將介紹μC/OS-II任務管理相關的系統函數及其應用方法，并將深入剖析多任務的工程實例及其工作原理，然后，還將介紹統計任務的作用和系統定時器的創建方法。

本章的學習目標：

了解統計任務的用法；

熟悉μC/OS-II用戶任務相關的系統函數；

掌握μC/OS-II用戶任務的創建方法；

熟練應用庫函數方法創建多任務工程。

1μC/OS-II用戶任務2μC/OS-II多任務工程實例3

統計任務實例4系統定時器11.1μC/OS-II用戶任務相對于系統任務而言，μC/OS-II應用程序中用戶創建的任務，稱為用戶任務，每個用戶任務都在周期性地執行著某項工作，或請求到事件后執行相應的功能。用戶任務的特點如下：（1）用戶任務對應的函數是一個帶有無限循環體的函數，由于具有無限循環體，故該類函數沒有返回值。（2）用戶任務對應的函數具有一個“void*”類型的指針參數，該類型指針可以指向任何類型的數據，通過該指針在任務創建時向任務傳遞一些數據，這種傳遞只能發生一次，即創建任務的時候，一旦任務開始工作，就無法再通過函數參數向任務傳遞數據了。（3）每個用戶任務具有唯一的優先級號，取值范圍為0~OS_LOWEST_PRIO-3（OS_LOWEST_PRIO為os_cfg.h中宏定義的常量，最大值為254），一般地，系統的空閑任務優先級號為OS_LOWEST_PRIO，統計任務的優先級號為OS_LOWEST_PRIO-1，定時器任務的優先級號常設定為OS_LOWEST_PRIO-2。此外，需要為優先級繼承優先級留出優先級號，所以，用戶任務的優先級號一般為5~OS_LOWEST_PRIO-3。在基于STM32F103RCT6的工程中，OS_LOWEST_PRIO被宏定義為63（參考表10-2和程序段10-10的os_cfg.h文件），定時器任務的優先級號為61，因此，用戶任務的優先級號的取值范圍為5~60。（4）每個用戶任務具有獨立的堆棧，使用OS_STK類型定義堆棧，堆棧數組的大小一般要在50（即200字節）以上。函數原型功能INT8UOSTaskCreate(void(*task)(void*p_arg),

void*p_arg,OS_STK*ptos,INT8Uprio);創建一個任務。4個參數的含義依次為：用戶任務對應的函數名、函數參數、任務堆棧、任務優先級。可以在啟動多任務前創建任務，也可在一個已經運行的任務中創建新的任務，但不能在中斷服務程序中創建任務。任務函數必須包含無限循環體，且必須調用OSMboxPend、OSFlagPend、OSMutexPend、OSQPend、OSSemPend、OSTimeDly、OSTimeDlyHMSM、OSTaskSuspend和OSTaskDel中的一個，用于實現任務調度。任務優先級不應取為0~4，并且不能取為OS_LOWEST_PRIO-1~OS_LOWEST_PRIOINT8UOSTaskCreateExt(void(*task)(void*p_arg),

void*p_arg,OS_STK*ptos,INT8Uprio,INT16Uid,OS_STK*pbos,

INT32Ustk_size,void*pext,INT16Uopt);與OSTaskCreate作用相同，用于創建一個任務。該函數的前4個參數與OSTaskCreate相同，增加了表示任務ID號、任務堆棧棧底、任務堆棧大小、用戶定義的任務外部空間指針和任務創建選項等參數。如果要對任務的堆棧進行檢查，必須使用該函數創建任務，且opt應設置為“OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR”，本書中實例全部使用該函數創建用戶任務INT8UOSTaskDel(INT8Uprio);通過指定任務優先級或OS_PRIO_SELF刪除一個任務或調用該函數的任務自己。被刪除的任務進入休眠態，調用OSTaskCreate或OSTaskCreateExt可再次激活它（中斷服務程序不能調用該函數）INT8UOSTaskDelReq(INT8Uprio);請求任務刪除自己。一般用于刪除占有資源的任務，假設該任務的優先級號為10，發出刪除任務10請求的任務優先級號為5，則在任務5中調用OSTaskDelReg(10)，任務10中會調用OSTaskDelReq(OS_PRIO_SELF)，如果返回值為OS_TASK_DEL_REQ，則表明有來自其他任務的刪除請求，任務10首先釋放其占有的資源，然后調用OSTaskDel(OS_PRIO_SELF)刪除自己（中斷服務程序不能調用該函數）INT8UOSTaskChangePrio(INT8Uoldprio,INT8Unewprio);更改任務的優先級INT8UOSTaskSuspend(INT8Uprio);無條件掛起一個任務，參數指定為OS_PRIO_SELF時掛起任務自己。與OSTaskResume配對使用INT8UOSTaskResume(INT8Uprio);恢復（或就緒）一個被OSTaskSuspend掛起的任務，而且是唯一可恢復被OSTaskSuspend掛起任務的函數INT8UOSTaskQuery(INT8Uprio,OS_TCB*p_task_data);查詢任務信息INT8UOSTaskStkChk(INT8Uprio,OS_STK_DATA*p_stk_data);檢查任務堆棧信息，例如，棧未用空間和已用空間。該函數要求使用OSTaskCreateExt創建任務，且opt參數指定為OS_TASK_OPT_STK_CHKINT8UOSTaskNameGet(INT8Uprio,INT8U*pname,INT8U*perr);得到已命名任務的名稱，為ASCII字符串，長度最大為OS_TASK_NAME_SIZE（包括結尾NULL空字符），常用于調試（中斷服務程序不能調用該函數）。3個參數的含義為：任務優先級號、任務名、出錯信息碼voidOSTaskNameSet(INT8Uprio,INT8U*pname,INT8U*perr);為任務命名，名稱為ASCII字符串，長度最大為OS_TASK_NAME_SIZE（包括結尾NULL空字符），常用于調試（中斷服務程序不能調用該函數）。3個參數的含義為：任務優先級號、任務名、出錯信息碼μC/OS-II系統中有兩個創建任務的函數，即OSTaskCreate和OSTaskCreateExt。任務本質上是具有無限循環體的函數。一般地，要創建一個任務，有以下步驟：（1）編寫一個帶有無限循環體的函數，由于具有無限循環體，故函數沒有返回值。該函數具有一個void*類型的指針，該指針可以指向任何類型的數據，通過該指針在任務創建時向任務傳遞一些數據，這種傳遞只能發生一次，一旦任務開始工作，就無法通過函數參數向任務傳遞數據了。該函數的典型樣式如程序段11-1所示。2）為要創建的任務指定優先級號，每個任務都有唯一的優先級號，取值范圍從0至OS_LOWEST_PRIO-2（OS_LOWEST_PRIO為文件os_cfg.h中的宏定義常量，最大值為254），一般地，用戶任務優先級從5至OS_LOWEST_PRIO-3。優先級號常用宏常量來定義，例如#defineTask01Prio5（3）為要創建的任務定義堆棧，必須使用OS_STK類型定義堆棧，例如OS_STKTask01Stk[200];（4）調用OSTaskCreate或OSTaskCreateExt函數創建任務。例如OSTaskCreate(Task01,(void*)0,&Task01Stk[199],Task01Prio);或OSTaskCreateExt(Task01,(void*)0,&Task01Stk[199],Task01Prio,1,&Task01Stk[0],200,(void*)0,OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);經過上述四步，一個基于函數Task01的任務創建好了，在不造成混淆的情況下，一般該任務也稱為Task01。在μC/OS-II中，用戶任務共有五種狀態11.2μC/OS-II多任務工程實例代碼：代碼：代碼：代碼：代碼：代碼：代碼：將文件task02.c、task03.c、task04.c、task05.c和task06.c添加到工程管理器的“USER”分組下，建設好的工程PRJ28如圖所示編譯鏈接并運行工程PRJ28，將在LCD屏上顯示如圖所示結果，同時，LED燈D11每隔1秒閃爍一次。注：上圖中編譯結果“BuildOutput”中會有2個警告信息，這2個警告信息是由于μC/OS-II系統中的函數參數沒有使用導致的，無需修改。工程PRJ28的文件目錄結構如表所示序號子目錄文件性質來源1USERmain.c、includes.h、vartypes.h、strfun.c、strfun.h、task01.c、task01.h、task02.c、task02.h、task03.c、task03.h、tasko4.c、task04.、task05.c、task05.h、task06.c、task06.h用戶應用程序文件用戶編寫2BSPbeep.c、beep.h、bsp.c、bsp.h、ds18b20.c、ds18b20.h、exti.c、exti.h、key.c、key.h、lcd.c、lcd.h、led.c、led.h、rt.c、rt.h、textlib.h、tim2.c、tim2.h、uart2.c、uart2.h、zlg7289.c、zlg7289.h板級支持包文件用戶編寫3STM32F10x_FWLibstm32f10x_conf.h庫函數配置文件4STM32F10x_FWLib\incmisc.h、stm32f10x_adc.h、stm32f10x_bkp.h、stm32f10x_can.h、stm32f10x_cec.h、stm32f10x_crc.h、stm32f10x_dac.h、stm32f10x_dbgmcu.h、stm32f10x_dma.h、stm32f10x_exti.h、stm32f10x_flash.h、stm32f10x_fsmc.h、stm32f10x_gpio.h、stm32f10x_i2c.h、stm32f10x_iwdg.h、stm32f10x_pwr.h、stm32f10x_rcc.h、stm32f10x_rtc.h、stm32f10x_sdio.h、stm32f10x_spi.h、stm32f10x_tim.h、stm32f10x_usart.h、stm32f10x_wwdg.h庫函數文件5STM32F10x_FWLib\srcmisc.c、stm32f10x_adc.c、stm32f10x_bkp.c、stm32f10x_can.c、stm32f10x_cec.c、stm32f10x_crc.c、stm32f10x_dac.c、stm32f10x_dbgmcu.c、stm32f10x_dma.c、stm32f10x_exti.c、stm32f10x_flash.c、stm32f10x_fsmc.c、stm32f10x_gpio.c、stm32f10x_i2c.c、stm32f10x_iwdg.c、stm32f10x_pwr.c、stm32f10x_rcc.c、stm32f10x_rtc.c、stm32f10x_sdio.c、stm32f10x_spi.c、stm32f10x_tim.c、stm32f10x_usart.c、stm32f10x_wwdg.c庫函數頭文件6PRJMyPrj.uvprojx、MyPrj.uvoptx、MyPrj.uvguix.Administrator工程文件KeilMDK創建7PRJ\RTE其下有四個子目錄RTOS、Device、_Target_1、_STM32F103RCT6運行環境組件頭文件KeilMDK創建8PRJ\RTE\Device\STM32F103RCstartup_stm32f10x_hd.s、system_stm32f10x.c、RTE_Device.hCPU相關文件KeilMDK創建9PRJ\RTE\RTOSapp_cfg.h、os_cfg.hμC/OS-II配置文件KeilMDK創建10PRJ\ListingsMyPrj.map等列表文件KeilMDK創建11PRJ\ObjectsMyPrj.axf、MyPrj.hex等目標文件KeilMDK創建工程PRJ28文件結構如圖所示工程PRJ28的文件目錄結構如表所示任務ID號優先級號任務名堆棧大小（字）執行頻率（Hz）15Task01200126Task022001/237Task03200148Task042001/259Task052001/4610Task062001/80xFFFD61定時器任務200100xFFFE62統計任務200100xFFFF63空閑任務200始終就緒任務ID號優先級號任務名堆棧大小（字）執行頻率（Hz）工程PRJ28的執行流程如圖所示11.3統計任務實例統計任務可用于統計微控制器的CPU使用率以及各個任務（包括它本身）的堆棧使用情況，下面的工程PRJ29介紹了統計任務的使用方法。代碼：代碼：工程PRJ29運行時在LCD屏上的顯示結果如圖所示：11.4系統定時器函數原型功能OS_TMR*OSTmrCreate(INT32Udly,INT32Uperiod,INT8Uopt,OS_TMR_CALLBACKcallback,void*callback_arg,INT8U*pname,INT8U*perr);創建一個定時器。定時器可以周期性連續運行，或僅運行一次，當定時計數減到0后，將執行回調函數（callback），callback函數可以向任務發送信號量，也可以執行其他功能，要求這個函數應盡可能地短小。必須調用OSTmrStart啟動定時器。對于僅運行一次的定時器，調用OSTmrStart可再次啟動它，調用OSTmrDel可刪除它（可在回調函數中刪除它）BOOLEANOSTrmStart(OS_TMR*ptmr,INT8U*perr);啟動定時器減計數voidOSTmrStop(OS_TMR*ptmr,INT8Uopt,void*callback_arg,INT8U*perr);停止定時器減計數，停止定時器時可以調用回調函數或向回調函數傳遞新的參數。如果調用該函數時定時器已經停止了，則回調函數不會被調用INT32UOSTmrRemainGet(OS_TMR*ptmr,INT8U*perr);得到定時器的當前計數值（以時鐘節拍為單位）INT8UOSTmrStateGet(OS_T