一種嵌入式微調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)方法

　　3.2.2 任務(wù)調(diào)度算法及實(shí)現(xiàn)

　　這種算法已在16位單片機(jī)Motorola MC9S12DP256B和8位單片機(jī)AT89C52上實(shí)現(xiàn)。一些與硬件相關(guān)的算法，主要給出在MC9S12DP256B上的算法實(shí)現(xiàn)。

　?、俳⑷蝿?wù)Os_Task_Create()算法。任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)代碼如下：

　　該程序表示了系統(tǒng)建立任務(wù)的過(guò)程。如上節(jié)所述每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)優(yōu)先級(jí)，所以任務(wù)ID也可表示任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。建立任務(wù)的過(guò)程就是，把任務(wù)控制塊數(shù)組的任務(wù)人口地址對(duì)應(yīng)ID(即任務(wù)優(yōu)先級(jí))的任務(wù)控制塊的任務(wù)入口地址指向任務(wù)函數(shù)的地址，并初始化該任務(wù)的任務(wù)堆棧。

　?、谌蝿?wù)調(diào)度算法的功能是找到當(dāng)前就緒列表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，并把這個(gè)任務(wù)切換到運(yùn)行狀態(tài)。在任務(wù)控制塊列表中使用任務(wù)在列表中的相對(duì)位置表示優(yōu)先級(jí)的高低，并不需要實(shí)際地對(duì)任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行比較。算法流程如圖1所示。

　　從任務(wù)控制塊隊(duì)列的頭部(即任務(wù)優(yōu)先級(jí)為0的任務(wù))開(kāi)始依次檢查任務(wù)就緒標(biāo)志(os_tcb．state)，如果當(dāng)前任務(wù)標(biāo)志≠1，表示當(dāng)前任務(wù)為非就緒狀態(tài)，繼續(xù)檢查下一優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。如果當(dāng)前任務(wù)標(biāo)志為1，則找到最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)退出循環(huán)，調(diào)用任務(wù)調(diào)度函數(shù)進(jìn)行任務(wù)狀態(tài)切換。

　　任務(wù)的調(diào)度算法如下：

　　任務(wù)級(jí)切換函數(shù)需要改變程序計(jì)數(shù)器(PC)，所以必須通過(guò)軟中斷實(shí)現(xiàn)。在軟中斷服務(wù)函數(shù)中改變當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)的TCB指針到最高優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù)，執(zhí)行中斷返回指令在新的任務(wù)堆棧中彈出最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的PSW和PC指針，從而完成任務(wù)切換。

　?、廴蝿?wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換主要是激活任務(wù)os_Task_Active()、掛起任務(wù)os_Task_Suspend()和延遲任務(wù)os_Task_Delay()。掛起任務(wù)使任務(wù)進(jìn)入掛起狀態(tài)，延遲任務(wù)使任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)，而激活任務(wù)函數(shù)可以使任務(wù)從掛起狀態(tài)或者等待狀態(tài)直接進(jìn)入就緒狀態(tài)。任務(wù)的狀態(tài)由任務(wù)控制塊中的任務(wù)狀態(tài)字(os_tcb．state)給出。當(dāng)os_tcb．state=1時(shí)表示任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)；當(dāng)os_tcb．state=0時(shí)表示任務(wù)處于掛起狀態(tài)；當(dāng)os_tcb．state>1時(shí)表示任務(wù)等待os_tcb．state-1個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘間隔之后進(jìn)入就緒狀態(tài)。任務(wù)狀態(tài)切換示意圖如圖2所示。

　?、苡捎谶@些中低端的儀器儀表每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間都比較短，為了避免優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)和死鎖，采用非搶占式調(diào)度方式，進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)必須在當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行完成后才能被調(diào)度。調(diào)度時(shí)處于就緒表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)進(jìn)入運(yùn)行。

　　3.2.3 調(diào)度算法的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)

　　時(shí)間驅(qū)動(dòng)需要硬件提供時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的定時(shí)。時(shí)鐘節(jié)拍信號(hào)源可以是專門的硬件定時(shí)器，比如AT89C52中的Timer2。也可以使用其他更精確的方式提供系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍。在這里使用MC9S12DP256B捕獲器的第7個(gè)通道來(lái)實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘中斷處理函數(shù)如下：

　　#pragma CODE_SEG DEFAULT在MC9S12DP256B的捕獲器中有一個(gè)自動(dòng)增長(zhǎng)主時(shí)鐘，每一個(gè)硬件周期驅(qū)動(dòng)TCNT十1，并與TC7相比較。設(shè)置TC7=TCNT+OS_TICK_OC_CNTS(在系統(tǒng)配置文件中定義)，當(dāng)度過(guò)OS_TICK_OC_CNTS個(gè)硬件周期時(shí)，TCNT=TC7則產(chǎn)生中斷。在中斷中調(diào)用系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)提供精確的系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍，并再次初始化TC7=TCNT+OS_TICK_OC_CNTS，產(chǎn)生下一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍。

　　系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)自動(dòng)檢查每個(gè)被延遲的任務(wù)，當(dāng)任務(wù)的延遲周期結(jié)束后，自動(dòng)將任務(wù)切換到就緒狀態(tài)。具體算法如下：

　?、?gòu)娜蝿?wù)控制塊列表頭部開(kāi)始順序檢查各任務(wù)狀態(tài)字，將所有延遲任務(wù)的任務(wù)狀態(tài)字減1。

　?、诋?dāng)前延遲任務(wù)的狀態(tài)字變?yōu)?時(shí)，該任務(wù)延時(shí)結(jié)束，置就緒任務(wù)列表改變標(biāo)志位。

　?、刍謴?fù)被中斷任務(wù)狀態(tài)，返回中斷。

　　系統(tǒng)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)代碼如下：

　　結(jié) 語(yǔ)

　　本文提出的任務(wù)調(diào)度算法是一個(gè)應(yīng)用于智能儀表系統(tǒng)的中間件，目的是良好地管理CPU資源，提供方便的用戶應(yīng)用接口，具有良好的可移植性、時(shí)間性能和空間性能。在具有大量周期性任務(wù)的輕量級(jí)智能儀表的應(yīng)用中，性能和易用性的提高是非常明顯的。該算法已經(jīng)成功應(yīng)用于車載智能儀表的圖形操作系統(tǒng)中。