嵌入式操作系統(tǒng)μLC／OS-Ⅱ面向數(shù)控系統(tǒng)的改進
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3 需要修改的內(nèi)核數(shù)據(jù)和函數(shù)
3．1 任務(wù)控制塊的修改
(1)修改OSTCBDly的含義。在μC／OS-Ⅱ中，OSTCBDly表示任務(wù)延時的時鐘節(jié)拍數(shù)，或者任務(wù)掛起時的超時時鐘節(jié)拍數(shù)。如果這個變量為0，則表示任務(wù)不延時，或者表示等待事件發(fā)生的時間沒有限制，修改后，OSTCBDly描述任務(wù)自運行的周期數(shù)，其計算公式如式(1)所示。若該項為零，任務(wù)為信號觸發(fā)的隨機任務(wù)。
(2)在TCB增加一項OSTCBDlyD作為任務(wù)自運行周期動態(tài)值。
INT16UOSTCBDlyD； ／*任務(wù)自運行周期動態(tài)值*／其中，OSTCBDlyD是任務(wù)等待運行時間的動態(tài)值。若任務(wù)在等待態(tài)，其初值為OSTCBD-ly；若任務(wù)為掛起態(tài)，其初值為超時限制值。系統(tǒng)時鐘處理函數(shù)OSTimeTick()對OSTCBDlyD減1，當(dāng)OSTCBDlyD小于0時，則將該任務(wù)放入就緒隊列。
(3)增加OSTCBStat的取值。OSTCBStat是任務(wù)的狀態(tài)字。由于增加了停止態(tài)和等待態(tài)兩種任務(wù)狀態(tài)，因此需要增加OSTCBStat的取值，具體修改是在文件μCOS_II．H中增加下面信息。
#define OS_STAT_wAIT 0x40 ／／任務(wù)狀態(tài)字為等待態(tài)
#define OS_STAT_STOP 0x80 ／／任務(wù)狀態(tài)字為停止態(tài)
3．2 時鐘節(jié)拍函數(shù)的OSTimeTick()修改
通過TCB數(shù)組掃描全部TCB，根據(jù)OSTCBStat的值做不同處理，具體處理如下：
就緒態(tài)的任務(wù)，OSTCBDlyD--，若有超時，則進行超時處理。
掛起態(tài)的任務(wù)，OSTCBDlyD--，若有超時，則將其插入就緒表。
等待態(tài)的任務(wù)，OSTCBDlyD--，若到時，則將其加入就緒表。
運行態(tài)的任務(wù)和停止態(tài)的任務(wù)，不做處理。
3．3 增加函數(shù)OSTaskEndDeal()
當(dāng)前任務(wù)的函數(shù)運行完返回時，調(diào)用函數(shù)OSTaskEndDeal()，該函數(shù)完成工作：首先調(diào)用OSTaskStkInit()將該任務(wù)的堆棧初始化；然后判斷任務(wù)是否為最低優(yōu)先級任務(wù)，若是，則保持該任務(wù)在就緒態(tài)，這樣做的目的是使最低優(yōu)先級任務(wù)始終處于就緒態(tài)，就緒表不會為空。若否，則根據(jù)OSTCBCUR→OSTCBDly決定任務(wù)該插入哪個隊列，該值等于零，任務(wù)進入停止?fàn)顟B(tài)；
不等于零，任務(wù)進入等待狀態(tài)。最后，調(diào)用OSStart()選擇新任務(wù)運行。
3．4 搶占式任務(wù)的實現(xiàn)
搶占式任務(wù)的設(shè)計需要根據(jù)實際情況做處理，這里以數(shù)控系統(tǒng)中的插補控制為例介紹搶占式任務(wù)的實現(xiàn)。
3．4．1 插補控制任務(wù)的功能
插補控制任務(wù)是根據(jù)加工命令和當(dāng)前點的位置，實時計算各坐標軸運動的位移和方向。插補時需要用一個定時器作為插補速度的控制，每次定時中斷觸發(fā)一步插補運算和輸出，當(dāng)插補到終點，定時器停止，插補完成。
3．4．2 插補控制任務(wù)的實現(xiàn)
(1)選擇一個硬件定時器作為插補專用定時器，將插補任務(wù)的代碼放入該硬件定時器的中斷服務(wù)程序中。
(2)為該中斷設(shè)置一組專用的寄存器組，以減少中斷環(huán)境保存和恢復(fù)的時間。
(3)將需要執(zhí)行插補任務(wù)的當(dāng)前位置值和加工命令(如：加工曲線線形、終點值)等信息定義成全局變量，以便與其他任務(wù)實現(xiàn)快速的信息交互。
(4)插補控制任務(wù)的啟動。根據(jù)插補速度設(shè)定定時器初值，初始化插補所用的全局變量，啟動定時器。
4 基于改進后的μC／OS-Ⅱ的數(shù)控機床執(zhí)行控制器的軟件設(shè)計
數(shù)控機床系統(tǒng)采用兩級結(jié)構(gòu)。上位機由專用軟件IPC構(gòu)成，用于實現(xiàn)人機交互；下位機由C8051020及其外圍電路的嵌入式執(zhí)行控制器構(gòu)成，負責(zé)實時、可靠的控制。嵌入式執(zhí)行控制器軟件基于改進后的μC／OS-Ⅱ設(shè)計，主要包括下面一些功能：與IPC的通信(發(fā)送任務(wù)和接受任務(wù))、命令解釋(命令解釋任務(wù))和命令執(zhí)行(加工監(jiān)控任務(wù)、插補計算任務(wù)、間隙電壓檢測和限位開關(guān)狀態(tài)檢測任務(wù))。其中，通信有發(fā)送和接收兩方面內(nèi)容；命令解釋時，對開關(guān)量控制命令直接執(zhí)行；命令執(zhí)行中需要進行插補計算、檢測間隙電壓和限位開關(guān)狀態(tài)及加工監(jiān)測。各任務(wù)具體設(shè)計如表1所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/150447.htm
5 結(jié)語
本文根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)特點，對μC／OS-Ⅱ的任務(wù)劃分和任務(wù)調(diào)度做了改進，更加方便數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)的在μC／OS-Ⅱ上的添加，同時也便于μC／OS-Ⅱ?qū)Σ煌蝿?wù)的管理。搶占式任務(wù)減少了任務(wù)切換花費的時間，并提高了硬件資源的利用率，但應(yīng)注意搶占式任務(wù)的數(shù)量不能過多，最好小于等于3個，否則會影響OS正常運行。改進后的內(nèi)核已應(yīng)用到了實際項目中，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
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