第8章嵌入式系统UCOS-Ⅱ

uC/OS-II北京邮电大学计算机学院 邝 坚 2011年10月教材及参考文献《嵌入式实时操作系统 uC/OS-II(第2 版)》,Jean brosse, 邵贝贝, 北航出版 社, 2003年1月uC/OS-II的主要特点实时性可确定：绝大多数系统服务的执行时间具有可确定 性，不依赖于用户应用程序Task数目的多少。

多任务、独立栈：最多64个Task，基于优先级抢占调度方 式。

每个Task有自身独立的堆栈。

可裁减性：系统最小可裁减到几K到十几K，这种裁减还可 以做到基于函数级。

可移植性：与CPU体系结构相关部分用汇编编写，其他功 能组件CPU无关。

可靠、稳定性：由整个系统设计来保证，市场验证。

美国 联邦航空管理局（FAA）认证。

开源代码：内核约5500行C代码。

可固化：面向嵌入式应用。

系统功能实时内核 任务管理 时间管理 信号量、互斥信号量管理 事件标志组管理 消息邮箱管理 消息队列管理 内存管理 …Targets x86 68k PPC CPU32 i960 SPARC ARM MIPS XScale …Typical development configurationEthernetRS-232Development HostTargetTypical scenario:1. Boot target. 4. Download object module. 2. Attach target server. 5. Test & Debug. 3. Edit & compile. 6. Return to 3 or 1 as necessaryMulti-TaskingTask是代码运行的一个映像，从系统的角 度看，Task是竞争系统资源的最小运行单 元。

Task可以使用或者等待CPU、I/O设备 及内存空间等系统资源，并独立于其它的 Task，与它们一起并发运行。

Task OperationPriority-base preemptive scheduling（基 于优先级的抢占式调度）Task调度器上锁和开锁给调度器上锁函数OSSchedlock() 用于临 时禁止任务调度，直到任务完成后调用给 调度器开锁函数OSSchedUnlock()为止。

嵌入式系统UCOS2学习/s/blog_5f0bed160100tqnv.html20113、非空闲任务控制块双向链表ucos-II的任务状态l 睡眠态（Dormant）：指任务驻留在程序空间之中，还没有交给μC/OS-Ⅱ管理。

把任务交给μC/OS-Ⅱ是通过调用下述两个函数之一：OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()。

一个任务可以通过调用OSTaskDel()返回到睡眠态，或通过调用该函数让另一个任务进入睡眠态。

l 就绪态：当任务一旦建立，这个任务就进入就绪态准备运行。

l 运行态：调用OSStart()可以启动多任务。

OSStart()函数运行进入就绪态的优先级最高的任务。

就绪的任务只有当所有优先级高于这个任务的任务转为等待状态，或者是被删除了，才能进入运行态。

l 等待状态：正在运行的任务可以通过调用两个函数之一将自身延迟一段时间，这两个函数是OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()。

这个任务于是进入等待状态。

正在运行的任务期待某一事件的发生时也要等待，手段是调用以下几个函数之一：OSFlagPend()、OSSemPend()、OSMutexPend（）、OSMboxPend()，或OSQPend()。

如果某事件未发生，调用后任务进入了等待状态（WAITING）。

l 中断服务态：正在运行的任务是可以被中断的，除非该任务将中断关了，或者μC/OS-Ⅱ将中断关了。

被中断了的任务就进入了中断服务态（ISR）。

任务控制块TCB的管理1、任务块数组定义（OS_EXT OS_TCB OSTCBTbl[OS_MAX_TASKS+OS_N_SYS_TASKS];）应用程序中可以有的最多任务数（OS_MAX_TASKS）是在文件OS_CFG.H中定义的。

这个最多任务数也是μC/OS-Ⅱ分配给用户程序的最多任务控制块OS_TCBs的数目。

将OS_MAX_TASKS的数目设置为用户应用程序实际需要的任务数可以减小RAM的需求量。

嵌入式实时操作系统uCOS-II(中文版)第一章：范例在这一章里将提供三个范例来说明如何使用µC/OS-II。

笔者之所以在本书一开始就写这一章是为了让读者尽快开始使用µC/OS-II。

在开始讲述这些例子之前，笔者想先说明一些在这本书里的约定。

这些例子曾经用Borland C/C++ 编译器（V3.1）编译过，用选择项产生Intel/AMD80186处理器（大模式下编译）的代码。

这些代码实际上是在Intel Pentium II PC （300MHz）上运行和测试过，Intel Pentium II PC可以看成是特别快的80186。

笔者选择PC做为目标系统是由于以下几个原因：首先也是最为重要的，以PC做为目标系统比起以其他嵌入式环境，如评估板，仿真器等，更容易进行代码的测试，不用不断地烧写EPROM，不断地向EPROM仿真器中下载程序等等。

用户只需要简单地编译、链接和执行。

其次，使用Borland C/C++产生的80186的目标代码（实模式，在大模式下编译）与所有Intel、AMD、Cyrix公司的80x86 CPU兼容。

1.00 安装µC/OS-II本书附带一张软盘包括了所有我们讨论的源代码。

是假定读者在80x86，Pentium，或者Pentium-II处理器上运行DOS或Windows95。

至少需要5Mb硬盘空间来安装uC/OS-II。

请按照以下步骤安装：1.进入到DOS（或在Windows 95下打开DOS窗口）并且指定C：为默认驱动器。

2.将磁盘插入到A：驱动器。

3.键入 A：INSTALL 【drive】注意『drive』是读者想要将µC/OS－II安装的目标磁盘的盘符。

INSTALL.BAT 是一个DOS的批处理文件，位于磁盘的根目录下。

它会自动在读者指定的目标驱动器中建立\SOFTWARE目录并且将uCOS-II.EXE文件从A：驱动器复制到\SOFTWARE并且运行。

1 系统硬件平台设计系统使用的主芯片是ADI公司Blackfin系列DSP中的BF533，这是一款专门面向视频应用的DSP，拥有丰富的外设接口和较好的系统扩展性。

本系统利用BF533的PPI接口采集数字图像，利用芯片的EBIU总线，扩展SDRAM和网络芯片。

BF533工作在600MHz 频率，单个芯片即可完成对运动目标跟踪和网络传输等功能。

基于BF533的嵌入式系统的外围电路主要可分为三个部分：图像采集部分，网络传输部分，存储器部分。

系统硬件框图如图1：图1 系统硬件框图图像采集电路部分采用了TI公司的TVP5150A型视频解码芯片，它将NTSC/PAL/SECAM制式的视频信号转换成8bits的ITU-656格式，并按照YCbCr格式以4:2:2的比例转化成数字信号，支持两路模拟输入，解码芯片通过I2C串行接口编程。

网络传输部分采用LAN91C111芯片。

这是SMSC公司为嵌入式应用系统推出的第三代快速以太网控制器。

本系统中，LAN91C111被当作了是异步存储空间，利用AMS3把它映射在BF533的0x20300000地址空间。

这样就可以通过DMA操作实现对LAN91C111内部存储空间读写操作，提高了传输效率并使复杂的网络数据传输过程简单化。

存储器部分BF533的存储结构是统一的4GB寻址空间。

同步存储器、异步存储器、外设存储空间和片内存储器全部统一映射在4GB的空间。

BF533的EBIU接口中有专门的SDRAM控制单元SDC，可以和SDRAM无缝连接。

BF533支持的SDRAM地址是从0x00000000到0x08000000的空间，最大128MB。

本系统中使用MICRON公司的MT48LC系列SDRAM，存储空间32MB，用于存储图像处理中的中间结果。

另外，BF533支持四块连续的异步存储空间，每块空间大小为1MB，地址从0x20000000到0x20400000，由相应的AMS0-AMS3引脚选择使能。

嵌入式实时操作系统μCOSII原理及应用习题答案(第四版)嵌入式实时操作系统μCOSII原理及应用习题答案(第四版)嵌入式操作系统是一种特殊的操作系统，用于控制和管理嵌入式系统。

实时操作系统（RTOS）是一种在给定的时间约束下，能够及时响应外部事件的操作系统。

μC/OS-II是一种广泛应用于嵌入式系统的实时操作系统。

本文将介绍μC/OS-II的原理及应用，并提供第四版的习题答案。

一、μC/OS-II原理1. 任务（Task）管理：μC/OS-II采用优先级抢占式调度算法，支持多任务。

每个任务具有自己的任务控制块（TCB），用于记录任务的状态、优先级、堆栈等信息。

任务之间可以通过任务切换进行调度，具有不同的优先级来确保系统的实时性。

2. 信号量（Semaphore）机制：信号量用于任务之间的同步和互斥操作。

μC/OS-II提供了两种信号量机制：二值信号量和计数信号量。

二值信号量用于任务之间的互斥操作，而计数信号量用于任务之间的同步操作。

3. 事件标志组（Event Flag Group）机制：事件标志组用于任务之间的同步和通信操作。

一个事件标志组中可以包含多个事件标志位，每个标志位都可以独立设置或清除。

任务可以等待一个或多个事件标志位的发生，并在发生时得到通知。

4. 消息邮箱（Mailbox）机制：消息邮箱用于任务之间的通信。

每个消息邮箱中可以存放一个或多个消息，任务可以通过发送和接收消息来进行通信。

消息邮箱还支持阻塞和非阻塞两种方式。

5. 定时器（Timer）管理：μC/OS-II提供了软件定时器的功能，可以设置定时器来触发任务或其他操作。

定时器可以基于时间片、滴答定时器或硬件定时器实现。

二、μC/OS-II应用1. 实时任务调度：μC/OS-II可以在多个任务之间进行优先级调度，保证任务的及时执行。

通过设置任务的优先级和时间片，可以确保高优先级任务优先执行，从而满足实时性要求。

同时，μC/OS-II还提供了任务切换和上下文切换机制，确保任务之间的切换及时有效。