【正文】 向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) OS_SEM_DATA的指針 pdata， 用該指針來存儲信號量的有關(guān)信息。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 3．消息郵箱管理　　消息郵箱 (簡稱郵箱 )是 μ C/OSⅡ 中的一種通信機制。在使用消息郵箱時，通常先定義一個指針型的變量，該指針指向一個包含了消息內(nèi)容的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。發(fā)送消息的任務(wù)或中斷服務(wù)子程序把這個指針型的變量送往郵箱，接收消息的任務(wù)從郵箱中取出該指針變量，從而實現(xiàn)任務(wù)間或中斷服務(wù)子程序與任務(wù)間的信息交換。 μ C/OSⅡ 提供 6種對消息郵箱的操作，它們通過以下函數(shù)實現(xiàn)： 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 (1) OSMboxCreate()： 建立一個郵箱。使用郵箱之前，必須先建立郵箱。通過調(diào)用函數(shù) OSMboxCreate()可以創(chuàng)建一個郵箱，并且指定其初始值。這個初始值一般是 NULL， 但也可以使其在最開始就包含一條消息。如果使用郵箱的目的是為了通知一個事件的發(fā)生 (即只發(fā)送一條消息 )，則要初始化該郵箱為空 (即 NULL)， 因為在開始時事件很有可能還沒發(fā)生；如果用郵箱共享某些資源，則要初始化該郵箱為一個非空的指針，在這種情況下，郵箱被當成一個二值信號量使用。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　 　 (2) OSMboxDel()： 刪除一個郵箱。函數(shù) OSMboxDel()用來刪除一個郵箱。使用該函數(shù)時要特別注意，多個任務(wù)可能還在試圖操作已經(jīng)刪除的郵箱。因此，在刪除郵箱之前，必須首先刪除可能操作該郵箱的所有任務(wù)。　　 (3) OSMboxPend()： 等待郵箱中的消息。通過調(diào)用可以實現(xiàn)等待一則消息發(fā)送到郵箱中的功能。如果郵箱中有消息 (非 NULL指針 )，則從該郵箱中取出該消息，返回給調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)，并將 NULL指針存入郵箱中；如果郵箱為空，則調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)進入掛起態(tài)，等待另一個任務(wù) (或中斷服務(wù)子程序 )通過郵箱發(fā)送消息或者等待超時。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　 　 (4) OSMboxPost()： 向郵箱發(fā)送一則消息。向郵箱發(fā)送一則消息可以通過調(diào)用函數(shù) OSMboxPost()來實現(xiàn)。該函數(shù)除了發(fā)送消息外，還會檢查是否有任務(wù)在等待該郵箱中的消息，如果有，就會將其喚醒并進行一次任務(wù)切換。但是，如果從中斷服務(wù)子程序中調(diào)用 OSMboxPost()， 則不會發(fā)生任務(wù)切換?！　?(5) OSMboxPostOpt()： 向郵箱發(fā)送一則消息?？梢允褂靡粋€功能更強的函數(shù) OSMboxPostOpt()向郵箱中發(fā)送消息。該函數(shù)是 μ C/OSⅡ 新增加的函數(shù)，可以替代 OSMboxPost()。 此外，函數(shù) OSMboxPostOpt()可以向等待郵箱的所有任務(wù)發(fā)送消息 (廣播 )。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　 　 (6) OSMboxAccept()： 無等待地從郵箱中得到一則消息。當需要無等待地從郵箱中獲得消息時，可以調(diào)用函數(shù)OSMboxAccept()來實現(xiàn)。如果調(diào)用了該函數(shù)，即使郵箱為空，應(yīng)用程序也可以從郵箱中得到消息，而不必使任務(wù)進入掛起態(tài)。調(diào)用函數(shù) OSMboxAccept()的任務(wù)必須檢查其返回值，如果返回值是 NULL， 則說明郵箱是空的，沒有可用的消息；如果該值是非 NULL值，則說明郵箱中有消息可用。中斷服務(wù)子程序在試圖得到一則消息時，應(yīng)該使用函數(shù)OSMboxAccept()， 而不能使用函數(shù) OSMboxPend()?！　?(7) OSMboxQuery()： 查詢一個郵箱的狀態(tài)。函數(shù)OSMboxQuery()使得應(yīng)用程序可以隨時查詢一個郵箱的當前狀態(tài)。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 4．消息隊列管理　　消息隊列 (簡稱隊列 )是 μ C/OSⅡ 的另一種通信機制。它可以使一個任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個任務(wù)發(fā)送以指針定義的變量。針對不同的應(yīng)用，每個指針指向的包含了消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型也有所不同。 μ C/OSⅡ 提供了 9個對消息隊列進行操作的函數(shù)： OSQCreate()、 OSQPDel()、 OSQPend()、OSQPost()、 OSQPostFront()、 OSQPostOpt()、 OSQAccept()、OSQFlush()和 OSuery()。 其中，除了 OSQPost()、OSQPostFront()和 OSQFlush()， 其他幾個函數(shù)的操作特點都與消息郵箱管理的功能函數(shù)類似。這里重點介紹一下這 3個函數(shù)。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　 　 (1) OSQPost()： 向消息隊列發(fā)送一則消息 (FIFO)。 在向消息隊列發(fā)送一則消息時，需要注意插入的新消息在隊列中的位置。如果調(diào)用函數(shù) OSQPost()， 則使用指針變量 .OSQIn(指向消息隊列中插入下一條消息的位置的指針 )作為指向下一個插入消息的單元指針。新消息在消息隊列中的位置滿足先入先出 (FIFO)的原則。第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 (2) OSQPostFront()： 向消息隊列發(fā)送一則消息 (LIFO)。函數(shù) OSQPostFront()與 OSQPost()類似，只是在插入新的消息到消息隊列中時，使用 .OSQOut(指向消息隊列中下一條取出消息的位置的指針 )而不是 .OSQIn， 作為指向下一個插入消息的單元指針。因此，新消息在消息隊列中的位置滿足后入先出 (LIFO)的原則。 　　 (3) OSQFlush()： 清空消息隊列。函數(shù) OSQFlush()允許清空一個消息隊列中的所有消息，從而使該隊列可以重新開始使用。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 內(nèi)存管理　 　 為了避免直接使用 ANSI C中的 malloc()和 free()兩個函數(shù)動態(tài)分配 /釋放內(nèi)存所造成的內(nèi)存碎片以及執(zhí)行時間不確定等缺點，在 μC/OSⅡ 中，操作系統(tǒng)把連續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)來管理。每個分區(qū)中包含整數(shù)個大小相同的內(nèi)存塊。利用這種機制， μC/OSⅡ 對 malloc()和 free()函數(shù)進行了改進，使得它們可以分配和釋放固定大小的內(nèi)存塊。而且，這樣使得malloc()和 free()函數(shù)的執(zhí)行時間是確定的?！　?μ C/OSⅡ 對內(nèi)存的管理主要是通過內(nèi)存控制塊 (MCB，Memery Control Blocks)和 4個功能函數(shù)來實現(xiàn)的。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 1．內(nèi)存控制塊　 　 為了便于管理內(nèi)存， μC/OSⅡ 使用內(nèi)存控制塊來跟蹤每一個內(nèi)存分區(qū)，并對系統(tǒng)中的每個內(nèi)存分區(qū)都建立它自己的內(nèi)存控制塊。內(nèi)存控制塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下所示：Typedef struct{void *OSMemAddr。 /* 指向內(nèi)存分區(qū)起始地址的指針 */void *OSMemFreeList。 /* 指向下一個空余內(nèi)存控制塊或下一個空余內(nèi)存塊的指針 */INT32U OSMemBlkSize。/* 內(nèi)存分區(qū)中內(nèi)存塊的大小 */ INT32U OSMemNBlks。 /* 內(nèi)存分區(qū)中總的內(nèi)存塊數(shù)量 */INT32U OSMemNFree。 /* 內(nèi)存分區(qū)中當前可以獲得的空余內(nèi)存塊數(shù)量 */} OS_MEM。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 2．建立內(nèi)存分區(qū) (OSMemCreate())　　 在使用一個分區(qū)之前，必須調(diào)用函數(shù) OSMemCreate()先建立該內(nèi)存分區(qū)。如果函數(shù) OSMemCreate()操作失敗，則它將返回一個 NULL指針；否則，它將返回一個指向內(nèi)存控制塊的指針。對內(nèi)存管理的其他操作，如 OSMemGet()、 OSMemPut()及OSMemQuery()等，都需要通過該指針進行。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　 　 3．分配內(nèi)存塊 (OSMemGet())　　 當調(diào)度某任務(wù)執(zhí)行時，必須先從已建立的內(nèi)存分區(qū)中為該任務(wù)申請一個內(nèi)存塊。應(yīng)用程序通過調(diào)用函數(shù) OSMemGet()來從內(nèi)存分區(qū)中申請一個內(nèi)存塊。顯然，應(yīng)用程序必須知道內(nèi)存塊的大小，并且在使用時不能超過其容量。當應(yīng)用程序不再使用這個內(nèi)存塊后，必須及時將其釋放，重新放回到相應(yīng)的內(nèi)存分區(qū)中。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　 　 4．釋放內(nèi)存塊 (OSMemPut())　 　 函數(shù) OSMemPut()用來將應(yīng)用程序不再使用的一個內(nèi)存塊釋放并放回到相應(yīng)的內(nèi)存分區(qū)中。需要注意的是， OSMemPut()并不知道該內(nèi)存塊是屬于哪個內(nèi)存分區(qū)。　　 5．查詢內(nèi)存分區(qū)的狀態(tài) (OSMemQuery())　　 μ C/OSⅡ 提供 OSMemQuery()函數(shù)來查詢一個特定內(nèi)存分區(qū)的狀態(tài)。通過調(diào)用該函數(shù)，可以知道特定內(nèi)存分區(qū)中內(nèi)存塊的大小、可用內(nèi)存塊數(shù)目以及已經(jīng)使用的內(nèi)存塊數(shù)目等信息。所有這些信息都存放在 OS_MEM_DATAS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) μC/OSⅡ 的初始化　　 μ C/OSⅡ 在調(diào)用其他內(nèi)核服務(wù)之前，首先要調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù) OSInit()來對系統(tǒng)進行初始化。 OSInit()初始化 μ C/OSⅡ 所有變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并建立空閑任務(wù) OS_TaskIdle()。 空閑任務(wù) OS_TaskIdle()總是處于就緒態(tài)，它的優(yōu)先級總是設(shè)成最低，即 OS_LOWEST_PRIO。 如果統(tǒng)計任務(wù)允許OS_TASK_STAT_EN和 OS_TASK_CREAT_EXT_EN都設(shè)為 1，則空閑任務(wù) OS_TaskIdle()還要統(tǒng)計任務(wù) OS_TaskStat()并且使其進入就緒態(tài)。統(tǒng)計任務(wù)的優(yōu)先級總是設(shè)為OS_LOWEST_PRIO1。 此外， μ C/OSⅡ 還初始化了 5個空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)。每個緩沖區(qū)都是單向鏈表，允許 μ C/OSⅡ從緩沖區(qū)迅速取得或釋放一個緩沖區(qū)中的元素。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) μC/OSⅡ 的啟動　 　 通過調(diào)用 OSStart()能夠?qū)崿F(xiàn) μC/OSⅡ 的多任務(wù)的啟動。但是，在啟動 μC/OSⅡ 之前，必須至少建立一個應(yīng)用任務(wù)，其過程如下所示：　　 void main(void) 　　 { OSInit()。 /* 初始化 μC/OSⅡ */.../* 通過調(diào)用 OSTaskCreat()或 OSTaskCreatExt()創(chuàng)建至少一個應(yīng)用任務(wù) */...OSStart()。 /* 開始多任務(wù)調(diào)度。 OSStart()永遠不會返回 */　　 } 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) μ C/OSⅡ 在 ARM上的移植 μC/OSⅡ 的移植條件　 　 (1) 處理器的 C編譯器能夠產(chǎn)生可重入代碼。 μ C/OSⅡ 是一個多任務(wù)實時內(nèi)核，一段代碼 (如一個函數(shù) )可能被多個任務(wù)調(diào)用，代碼的可重入性是保證多任務(wù)正確執(zhí)行的基礎(chǔ)?？芍厝氪a是指可以被多個任務(wù)調(diào)用而數(shù)據(jù)不會被破壞的一段代碼。也就是說，可重入代碼在執(zhí)行過程中如果被中斷，能夠在中斷結(jié)束后繼續(xù)正確運行，不會因為在代碼中斷時被其他任務(wù)重新調(diào)用而破壞代碼中的數(shù)據(jù)?？芍厝氪a或者只使用局部變量，即變量保存在 CPU寄存器中或堆棧中；或者使用全局變量，則要對全局變量予以保護。下面兩個例子可以說明可重入代碼和不可重入代碼的區(qū)別。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) void temp (int *x, int *y) { t temp。temp = *x。*x = *y。 *y = temp。} int tempvoid temp (int *x, int *y) { temp = *x。*x = *y。 *y = temp。} 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　 　 (2) 處理器支持中斷并能產(chǎn)生定時中斷 (通常在 10～ 100 Hz之間 )。 μC/OSⅡ 通過處理器產(chǎn)生的定時器中斷來實現(xiàn)多任務(wù)之間的調(diào)度。 而在 ARM7TDMI的處理器上可以產(chǎn)生定時器中斷?！　?(3) 用 C語言可以在程序中開 /關(guān)中斷。在第 2章介紹過，ARM處理器中包含一個 CPSR寄存器，該寄存器包括一個全局的中斷禁止位，控制它就可以打開或關(guān)閉中斷。在 μ C/OSⅡ中，可以通過 OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()兩個宏來控制處理器的相應(yīng)位進行開 /關(guān)中斷的操作。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 (4) 處理器支持能夠容納一定量 (幾千字節(jié) )數(shù)據(jù)的存儲硬件堆棧。 對于一些只有 10根地址線的 8位控制器，芯片最多可訪問 1 KB的存儲單元，在這樣的條件下，移植 μ C/OSⅡ 是比較困難的。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) 　　 (5) 處理器有將堆棧指針和其他 CPU寄存器的內(nèi)容讀出并存儲到堆?；騼?nèi)存中的指令。 μ C/OSⅡ 進行任務(wù)調(diào)度時，首先將當前任務(wù)的 CPU寄存器存放到該任務(wù)的堆棧中，然后再從另一個新任務(wù)的堆棧中恢復(fù)其原來的寄存器的值，使之繼續(xù)運行。所以，寄存器的入棧 /出棧操作是 μ C/OSⅡ 多任務(wù)調(diào)度的基礎(chǔ)。在 ARM處理器中，匯編指令 stmfd可將所有寄存器壓棧，指令 ldmfd可將所有的寄存器出棧。 第 5章　 嵌入式操作系統(tǒng) μC/OSⅡ 的移植步驟　　移植 μC/OSⅡ 主要完成以下兩部分工作?！　?1．設(shè)置與處理器和編譯器相關(guān)的代碼 　　 define語句定義的、與處理器相關(guān)的常數(shù)、宏以及類型。因此，所有需要完成的基本配