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基于μC/OS-Ⅲ的多任务间邮箱机制分析与应用

作者:时间:2013-06-14来源:网络收藏

摘要:为灵活、有效地在多程序设计中μC/Ⅲ操作系统中的,采用理论与实例实验相结合的方法,得到μC/Ⅲ操作系统的在全双工间通信、二值信号量和充当延迟函数等方面的技巧和方法。实验表明,的灵活不仅可以实现传统的间数据通信,还可以方便地替代互斥信号量和实现延时功能。
关键字:嵌入式系统;任务间通信;μC/Ⅲ;邮箱

0 引言
嵌入式系统软件通常由多个功能模块构成,而模块的功能一般由嵌入式操作系统的任务来实现。在实际应用中,常需要进行任务间通信来实现特定的功能,如变量的传递、资源的共享等,这就需要针对操作系统建立可靠的任务间通信,而邮箱是最常用的任务间通信之一。本文μC/OS-Ⅲ嵌入式实时操作系统,研究了邮箱的使用和技巧,不仅探讨了邮箱在传统任务间通信和数据的传递中的应用,还通过实例研究了邮箱在二值信号量和实现延时功能中的灵活应用。

1 μC/OS-Ⅲ简介
嵌入式实时操作系统(RTOS)是嵌入式系统的关键组成部分。近年来,μC/OS-Ⅲ操作系统以其较小的体积、开放的源码和值得信赖的可靠性获得了工程技术人员的青睐。2011年,μC/OS-Ⅲ的升级版μC/OS-Ⅲ发布。μC/OS-Ⅲ秉承了前一版本的优点,是一个高度可移植、可固化、可扩展,具有优先抢占的实时性,专为满足当今嵌入式系统的苛刻要求的多任务内核,它的最大改进之处在于允许多个任务运行于同一优先级上,相同优先级的任务按时间片轮转调度,内核对象的数量不受限制以及接近于零的终端禁用时钟周期。μC/OS-Ⅲ内核为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理以及任务间通信。与前期版本不同,μC/OS-Ⅲ支持无限多个任务,无限多个优先级,无限多个信号量,同时支持互斥信号量、消息邮箱等任务间通信方式。

2 任务间通信与邮箱的应用
由于嵌入式系统软件通常由基于操作系统的若干个任务实现,因此,不可避免的需要任务之间或中断服务子程序与任务间的通信,这种信息传递称为任务间的通信。μC/OS-Ⅲ任务间的通信可以通过共享内存、信号量、任务内建消息队列、外部消息队列、事件标志组实现。共享内存方式使用全局变量或缓存,对大型而复杂的程序,多个任务同时对一个变量进行读写操作会引起冲突或缓存区的溢出,因此共享内存用于共享一些对数据安全性不高的通用数据。信号量的通信模型虽然可以很好地起到互斥的作用,但在多个任务同时与某一任务通信是就会产生对信号量的竞争,引起通信发起端的排队,降低系统的效率。任务内建消息队列一般用于接收少量消息(如中断服务程序发送过来的消息)、外部消息队列主要面向于多个任务共同等待的消息,事件标志组则用于多个任务间的同步。
总结来说,μC/OS-Ⅲ任务间通信有2个途径:通过全局变量或发消息给另一个任务。用全局变量时,必须保证每个任务或中断服务子程序独享该变量。中断服务中保证独享的惟一办法是关中断。如果2个任务共享某变量,各任务实现独享该变量的办法可以使关中断,再开中断,或使用信号量。需要注意的是,任务只能通过全局变量与中断服务子程序通信,而任务并不知道什么时候全局变量被中断服务子程序修改了,除非中断服务子程序以信号量方式向任务发信号,或者是该任务以查询方式不断周期地查询变量的值。这样就不可避免地给程序设计带来了一定的难度,为避免这种情况,常用的解决方法是采用邮箱。
典型的消息邮箱(Message Mail Box)也称作交换消息,即用一个指针型变量,一个任务或一个中断服务子程序通过内核,可以把一则消息(一个指针)放到邮箱中。同样,一个或多个任务通过内核,可以接收这则消息。发送消息的任务和接收消息的任务约定,某个指针指向的内容就是它们要传送的消息,如发送消息用指针*Txmsg,而接收消息用指针*Rxmsg。这种消息传送的过程与通过邮箱收发邮件颇为相似,故称消息邮箱,或简称邮箱。
为了在μC/OS-Ⅲ中使用邮箱,必须将OS_CFG.H文件中相应的配置常数置1。具体配置项如表1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/153463.htm

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需要说明的是,由于μC/OS-Ⅲ的邮箱管理必须有函数OSMboxCreate()和OSMboxPend()的参与,所以它们不能单独被屏蔽掉。但从表1中可以看出,将OS_MBOX_EN选项置0即可屏蔽所有邮箱函数,当然也可以屏蔽OSMboxCreate()和OSMboxPend()函数。

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