微型抢占式多任务实时内核设计
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增大字体/*const uint_16 os_maskTable[16] ={ 0x8000,0x4000, .....,0x0008,0x0004,0x0002,0x0001 */
if( msg&0xF0 ) { /*普通级消息*/
pTCB->msg[1] = os_maskTable[msg&0x0F];
/*普通级消息存在msg[1]中*/
os_rdyState = os_maskTable[pTCB->priority];
}
else { /*紧急级消息*/
pTCB->msg[0] = os_maskTable[msg]; ;
/*紧急级消息存在msg[0]中*/
os_rdyhState = os_maskTable[pTCB->priority];
/*提升动态优先级*/
}
与先进先出(FIFO)方式的消息队列不同，内核总是取出优先级最高的消息来交给任务处理。消息接收函数os_GetMessage设计思路如下：如果消息接收区中无紧急消息，则降低任务的动态优先级；如果消息接收区中有消息，则取出优先级最高的消息；如果没有消息，则将任务转为等待态。考虑有时候不希望任务进入等待态，MicroStar还提供了非阻塞的os_PeekMessage消息接收函数。
3.2 信 号
在嵌入式系统编程中，常利用标志位来实现前后台程序或不同的任务间的通信。MicroStar也提供了类似的任务间的通信方式——信号（signal）。它避免了用户程序因不断查询标志位而带来的时间浪费，而且支持信号间的“与”、“或”运算。通俗来说，信号就是标志位，用来标识某个事件的发生。同消息一样，信号也有紧急级与普通级之分。与消息不同的是，信号完全由用户程序创建和维护，内核只是帮助用户程序等待信号，以避免低效率的标志位查询。使用起来不如消息直观，但执行效率较高。实现起来非常简单，请参见源码。
图1
4 定时器
定时器在嵌入式系统有着大量的用途，如LED的定时刷新、串口通信中的超时检查。对定时器的需求分为两类，一种是周期性重复定时，比如每隔10ms去刷新LED；另一种是仅需定时一次的一次性定时。定时时长以系统时钟节拍（tick,又译作滴达）作为单位。两次系统定时中断之间的时间间隔为一个节拍。定时器结构体如下：
typedef struct{
uint_16 elapse; /*定时时长的余值*/
uint_16 backTime; /*定时时长的备份值*/
MSG timerId; /*定时器ID号*/
uchar taskId; /*拥有该定时器的任务的ID*/
TIMERPROC lpTimerFunc; /*定时调用的函数指针*/
}TIMER,*PTIMER;
TIMER os_timers[USER_TIMER_NUM]; /*最多为16个*/
周期性定时和一次性定时是通过timerId来区分的。如果timeId为64，为一次性定时；如果timerId不大于32，则为周期性定时。用os_timers数组记录定时器信息，用16位的os_timerState表示定时器的状态。如果os_timerState的二进制数的第N位为1，则表示os_timers[N]空闲可用。
对周期性定时器，每隔定时时长的时间，内核就调用的lpTimerFunc指向的函数，并且将timerId以消息的方式发送给任务，对任务的动态优先级的影响与普通消息一样。因此，要想取得实时性较好的定时器，只需将timerId设在0~15之间。与一次性定时相关的是睡眠函数和限时等待同步对象的函数。任务使用这两个函数而进入休眠态后，在定时时间到时，内核将其恢复为就绪态，并自动释放定时器资源。系统定时处理的核心代码如下：
if( !(--pTimer->elapse) ){ /*elapse减为零表示时间到*/
if( pTimer->lpTimerFunc)(*pTimer->lpTimerFunc)(pTimer->
taskId,pTimer->timerId);
switch( pTimer->timerId&0xF0 ){
case SLEEP_ID: /*一次性定时*/
os_slpState = taskMask; /*结束休眠态*/
os_timerState = timerMask; /*释放定时器*/
break;
case 0x00: /*发送紧急级定时器消息*/
pTCB->msg[0] = os_maskTable[pTimer->timerId];
os_rdyhState = os_maskTable[pTCB->priority ];;
break;
case 0x10: : /*发送普通级定时器消息*/
pTCB->msg[1] = os_maskTable[pTimer->timerId&0x0f];
os_rdyState = os_maskTable[pTCB->priority ];;
}
}
5 同 步
抢占式多任务下，低优先级的任务可以被高优先级任务打断执行。以常规方式访问共享变量或资源时，会出现奇怪的结果。比如，一个任务调用printf(“12345”)试图在输出设备上输出“12345”，但执行中被高优先级任务打断；而高优先级任务也调用printf(“67890”)试图输出“67890”，最终的输出结果可能是“1267890345”之类。这就是多任务环境下的任务同步问题。
同步方式有两种，一种为用户同步方式，不需要与内核打交道，具有速度快的优点，但只适合保护执行时间短的代码；另一种是内核同步方式，需要通过内核来实现，速度相对较慢，但可保护执行时间长的代码。
5.1 用户同步方式
用户方式下的同步是通过关键代码段（critical section）保护来实现。关键代码段是指这样一小段代码，它执行时必须独占对某些共享资源的访问权，不允行被其它试图访问该资源的代码打断。最简单的是得用关/开中断来实现，优点是速度极快，缺点是带来中断延迟，只适合执行时间极短的代码段。另一简单的方案是通过加锁/解锁调度器来实现，即在关键代码段执行期间禁止内核进行任务切换。采用这种方法，不会带来中断延迟，但带来了调度延迟。在M
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作者：佚名
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