μC/OSII任務(wù)創(chuàng)建和銷毀的用戶接口改善

引 言：

　　就目前而言，μC/OSII[1]稱得上是最小的操作系統(tǒng)內(nèi)核軟件。它由Jean J. Labrosse于1992年推出第一版，立刻在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域引起強(qiáng)烈反響，而其本人也早已成為嵌入式系統(tǒng)會(huì)議（美國）的顧問委員會(huì)成員。μC/OS最鮮明特點(diǎn)就是源碼公開，便于移植和維護(hù)，而且對(duì)于學(xué)校研究完全免費(fèi)，只有在應(yīng)用于盈利項(xiàng)目時(shí)才需要支付少量的版權(quán)費(fèi)，特別適合一般使用者的學(xué)習(xí)、研究和開發(fā)。自問世以來，μC/OS的穩(wěn)定性和可靠性得到了廣泛認(rèn)可，現(xiàn)已通過美國FAA認(rèn)證，并被眾多的研究開發(fā)者作為操作系統(tǒng)的樣板，移植到各種的硬件平臺(tái)上。

1 μC/OS任務(wù)用戶接口的缺點(diǎn) 　　μC/OSII中任務(wù)的用戶接口并不友善，與眾多程序員熟悉的Windows多任務(wù)接口相異較大。

　　首先，μC/OSII中任務(wù)的棧空間完全由用戶自行管理，系統(tǒng)只是簡單的要求用戶創(chuàng)建任務(wù)時(shí)傳入棧地址，而不參與?？臻g的申請(qǐng)和釋放。為了簡化，μC/OS的示例程序以靜態(tài)數(shù)組作為任務(wù)棧。棧空間的放任自流在帶來一定靈活性的同時(shí)也會(huì)帶來問題。有些用戶仿照示例程序，大量以靜態(tài)數(shù)組形式作為任務(wù)棧，極大地浪費(fèi)了嵌入式系統(tǒng)極為珍貴的內(nèi)存空間；而有些用戶在任務(wù)開始時(shí)申請(qǐng)了?？臻g，在任務(wù)結(jié)束時(shí)卻忘記釋放，造成難以跟蹤的內(nèi)存漏洞。

　　其次，在μC/OSII中任務(wù)結(jié)束時(shí)，需要手工調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)，不能簡單的返回。這是因?yàn)棣藽/OSII規(guī)定任務(wù)必須為無限循環(huán)或自銷毀形式，而流行的大多數(shù)操作系統(tǒng)，任務(wù)結(jié)束后只是簡單的返回，由系統(tǒng)幫助釋放任務(wù)占據(jù)的資源。

　　2002年，隨著我國相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)，包括移動(dòng)通信、信息家電以及工業(yè)控制等領(lǐng)域的快速發(fā)展，嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)迎來了極佳的發(fā)展時(shí)機(jī)。強(qiáng)勁的市場需求帶來了研發(fā)的快速增長，越來越多的軟件公司投入到嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)中。但是國內(nèi)嵌入式產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀是，程序員素質(zhì)在數(shù)量上呈現(xiàn)金字塔狀況，高級(jí)程序員很少，廣大對(duì)Windows編程熟悉但對(duì)嵌入式開發(fā)陌生的普通程序員占據(jù)金字塔的底端。

　　若希望在數(shù)量龐大的普通程序員中應(yīng)用μC/OSII，減少Bug產(chǎn)生的來源，那么對(duì)其任務(wù)接口作出簡化處理是必要的。

2 對(duì)μC/OS調(diào)度算法的改善　

　　本文參考國內(nèi)程序員很熟悉的Windows多線程接口，對(duì)μC/OS任務(wù)接口做出改進(jìn)，增強(qiáng)易用性和用戶親和力。本文在任務(wù)創(chuàng)立時(shí)幫助用戶申請(qǐng)?？臻g，并在初始化用戶棧時(shí)，將任務(wù)銷毀函數(shù)壓入棧中，使其能在用戶任務(wù)返回時(shí)自動(dòng)調(diào)用，自動(dòng)釋放棧空間，并調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。

　　增加接口OSNewTaskCreate和OSAutoTaskDel。OSNewTaskCreate用于創(chuàng)建任務(wù)，該函數(shù)在系統(tǒng)內(nèi)核中代替用戶申請(qǐng)?？臻g，并在初始化棧內(nèi)容時(shí)壓入OSAutoTaskDel地址。改進(jìn)后的OSNewTaskCreate接口如下:

　　INT8UOSNewTaskCreate（任務(wù)地址pThead,參數(shù)pData,棧大小dwStackSize，優(yōu)先級(jí)prio）；

　　用戶傳入需要?？臻g的大?。╠wStackSize）而不是棧地址，如果dwStackSize為零，則棧空間為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的大小。系統(tǒng)調(diào)用OSMemGet在棧內(nèi)存分區(qū)（MemoryPartition）中申請(qǐng)?jiān)摽臻g。該棧內(nèi)存分區(qū)在系統(tǒng)初始化時(shí)調(diào)用OSMemCreate分配，用來統(tǒng)一管理所有的用戶棧。接下來的步驟和μC/OS完全相同，這里不再詳述。

棧空間申請(qǐng)了，在哪里釋放呢？可以通過修改棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit，把OSAutoTaskDel地址壓入任務(wù)棧中。修改前，OSTaskStkInit形成的棧在x86平臺(tái)上的內(nèi)容如圖1所示。

　　任務(wù)第一次被調(diào)度進(jìn)入運(yùn)行態(tài)時(shí)，系統(tǒng)模仿從中斷返回，會(huì)開始執(zhí)行用戶任務(wù)[1]。圖1中“任務(wù)開始地址”處，理論上應(yīng)該為任務(wù)的返回地址，但在μC/OSII中，任務(wù)函數(shù)必須為無限循環(huán)結(jié)構(gòu)或自銷毀形式，不能有返回點(diǎn)。因此，僅僅簡單添入任務(wù)開始地址，如果用戶任務(wù)返回，則會(huì)有不可預(yù)料的后果。修改OSTaskStkInit使棧的內(nèi)容如圖2所示。

此時(shí)，用戶任務(wù)的棧內(nèi)容與OSAutoTaskDel函數(shù)用pdata作參數(shù)調(diào)用它的棧內(nèi)容完全相同。所以在用戶任務(wù)返回時(shí)，自動(dòng)調(diào)用OSAutoTaskDel函數(shù)，省去了手工調(diào)用OSTaskDel的麻煩。在OSAutoTaskDel中，先釋放?？臻g，之后調(diào)用OSTaskDel使該任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。

結(jié)語

　　本文對(duì)μC/OSII中任務(wù)的用戶接口進(jìn)行了改善，使之更加方便易用、易于維護(hù)，并減少了錯(cuò)誤出現(xiàn)的機(jī)會(huì)。通過以上方法，希望能使μC/OSII為普通嵌入式程序員所接受。

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關(guān)于μC/OS-II系列軟件版權(quán)的說明

Micrium 公司產(chǎn)品包括μC/OS-II，μC/GUI，uC/FS，μC/TCP-IP，μC/USB等。Micrium 公司提供嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用方面的產(chǎn)品，并對(duì)其軟件擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。Micrium花費(fèi)了大量的時(shí)間和財(cái)力為嵌入式領(lǐng)域提供高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。所有上述產(chǎn)品都以源代碼的形式提供給客戶，具有極大的適用性。產(chǎn)品不是免費(fèi)軟件，也不是開放源碼的軟件，因此，不能免費(fèi)使用，需要清楚的闡明μC/OS-II和系列的軟件不是開放源碼的免費(fèi)軟件，這是和Linux完全不一樣的。

開發(fā)和研究者可以通過購買Micrium公司的Jean先生的μC/OS-II的書籍，而得到μC/OS-II源代碼,但是僅可以作為個(gè)人和學(xué)校學(xué)習(xí)使用，所有和μC/OS-II直接和間接相關(guān)的商業(yè)目的行為，必須購買使用μC/OS-II及系列產(chǎn)品的商業(yè)授權(quán)，包括芯片/單板/系統(tǒng)廠家的任何參考設(shè)計(jì)，教學(xué)設(shè)備和最終的產(chǎn)品，如果沒有得到Micrium公司Jean先生簽字的合法授權(quán)都是不合法的使用, 這在μC/OS-II的書籍Micrium公司(www.micrium.com)和中國代理商-北京麥克泰軟件公司網(wǎng)站（www.bmrtech.com）上面中有明確規(guī)定。

Micrium公司其它軟件如μC/GUI，μC/FS，μC/TCP-IP，μC/USB 等的銷售模式與μC/OS-II不同，如果沒有購買使用授權(quán)，完全不可以擁有該源代碼，也不能將源代碼用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，培訓(xùn)，教學(xué)和生產(chǎn)。

μC/OS-II, μC/GUI，μC/FS，μC/TCP-IP，μC/USB 等授權(quán)方式有：單個(gè)產(chǎn)品、產(chǎn)品線（系列）、按照CPU 劃分的產(chǎn)品三種形式，μC/OS-KA，μC/OS-VIEW 等工具是按照使用人的數(shù)目收取費(fèi)用的，相對(duì)起傳統(tǒng)的RTOS 動(dòng)輒2-3萬美圓的開發(fā)費(fèi)用和每塊單板的使用費(fèi)（根據(jù)數(shù)量從數(shù)百到幾個(gè)美圓），μC/OS-II及系列產(chǎn)品是采用一次性的收費(fèi)方式，應(yīng)該只是大約相當(dāng)于傳統(tǒng)RTOS 的10-20% 的總體費(fèi)用。

如果您正在將μC/OS-II系列軟件用于您的產(chǎn)品，您需要購買并獲得正式使用授權(quán)。

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