μC/OS-II的内核结构

图3.1任务的状态

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，等待这段时间过去，下一个优先级最高的、并进入了就绪态的任务立刻被赋予了CPU的控制权。等待的时间过去以后，系统服务函数OSTimeTick()使延迟了的任务进入就绪态(见3.10节，时钟节拍)。

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3个函数之一：

OSSemPend()，OSMboxPend()，或OSQPend()。调用后任务进入了等待状态(WAITING)。当任务因等待事件被挂起(Pend)，下一个优先级最高的任务立即得到了CPU的控制权。当事件发生了，被挂起的任务进入就绪态。事件发生的报告可能来自另一个任务，也可能来自中断服务子程序。

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)。响应中断时，正在执行的任务被挂起，中断服务子程序控制了CPU的使用权。中断服务子程序可能会报告一个或多个事件的发生，而使一个或多个任务进入就绪态。在这种情况下，从中断服务子程序返回之前，μC/OS-Ⅱ要判定，被中断的任务是否还是就绪态任务中优先级最高的。如果中断服务子程序使一个优先级更高的任务进入了就绪态，则新进入就绪态的这个优先级更高的任务将得以运行，否则原来被中断了的任务才能继续运行。当所有的任务都在等待事件发生或等待延迟时间结束，μC/OS-Ⅱ执行空闲任务(idletask)，执行OSTaskIdle()函数。

3.3 任务控制块(TaskControlBlocks,OS _TCBs)

一旦任务建立了，任务控制块OS _TCBs将被赋值(程序清单3.3)。任务控制块是一个数据结构，当任务的CPU使用权被剥夺时，μC/OS-Ⅱ用它来保存该任务的状态。当任务重新得到CPU使用权时，任务控制块能确保任务从当时被中断的那一点丝毫不差地继续执行。OS _TCBs全部驻留在RAM中。读者将会注意到笔者在组织这个数据结构时，考虑到了各成员的逻辑分组。任务建立的时候，OS _TCBs就被初始化了(见第四章任务管理)。

程序清单 L3.3μC/OS-II任务控制块.

typedefstructos_tcb{

OS_STK*OSTCBStkPtr;

#ifOS_TASK_CREATE_EXT_EN

void*OSTCBExtPtr;

OS_STK*OSTCBStkBottom;

INT32UOSTCBStkSize;

INT16UOSTCBOpt;

INT16UOSTCBId;

#endif

structos_tcb*OSTCBNext;

structos_tcb*OSTCBPrev;

#if(OS_Q_EN(OS_MAX_QS>=2))||OS_MBOX_EN||OS_SEM_EN

OS_EVENT*OSTCBEventPtr;

#endif

#if(OS_Q_EN(OS_MAX_QS>=2))||OS_MBOX_EN

void*OSTCBMsg;

#endif

INT16UOSTCBDly;

INT8UOSTCBStat;

INT8UOSTCBPrio;

INT8UOSTCBX;

INT8UOSTCBY;

INT8UOSTCBBitX;

INT8UOSTCBBitY;

#ifOS_TASK_DEL_EN

BOOLEANOSTCBDelReq;

#endif

}OS_TCB;

.OSTCBStkPtr 是指向当前任务栈顶的指针。μC/OS-Ⅱ允许每个任务有自己的栈，尤为重

要的是，每个任务的栈的容量可以是任意的。有些商业内核要求所有任务栈的容量都一

样，除非用户写一个复杂的接口函数来改变之。这种限制浪费了RAM，当各任务需要的栈

空间不同时，也得按任务中预期栈容量需求最多的来分配栈空间。OSTCBStkPtr是OS_TCB

数据结构中唯一的一个能用汇编语言来处置的变量(在任务切换段的代码Context-

switchingcode之中，)把OSTCBStkPtr放在数据结构的最前面，使得从汇编语言中处理

这个变量时较为容易。

.OSTCBExtPtr 指向用户定义的任务控制块扩展。用户可以扩展任务控制块而不必修改μ

C/OS-Ⅱ的源代码。.OSTCBExtPtr只在函数OstaskCreateExt()中使用，故使用时要将

OS_TASK_CREAT_EN设为1，以允许建立任务函数的扩展。例如用户可以建立一个数据结

构，这个数据结构包含每个任务的名字，或跟踪某个任务的执行时间，或者跟踪切换到某

个任务的次数(见例3)。注意，笔者将这个扩展指针变量放在紧跟着堆栈指针的位置，

为的是当用户需要在汇编语言中处理这个变量时，从数据结构的头上算偏移量比较方便。

.OSTCBStkBottom 是指向任务栈底的指针。如果微处理器的栈指针是递减的，即栈存储器

从高地址向低地址方向分配，则OSTCBStkBottom指向任务使用的栈空间的最低地址。类似

地，如果微处理器的栈是从低地址向高地址递增型的，则OSTCBStkBottom指向任务可以使

用的栈空间的最高地址。函数OSTaskStkChk()要用到变量OSTCBStkBottom，在运行中检验

栈空间的使用情况。用户可以用它来确定任务实际需要的栈空间。这个功能只有当用户在

任务建立时允许使用OSTaskCreateExt()函数时才能实现。这就要求用户将

OS_TASK_CREATE_EXT_EN设为1，以便允许该功能。

.OSTCBStkSize 存有栈中可容纳的指针元数目而不是用字节(Byte)表示的栈容量总数。

也就是说，如果栈中可以保存1,000个入口地址，每个地址宽度是32位的，则实际栈容量

是4,000字节。同样是1,000个入口地址，如果每个地址宽度是16位的，则总栈容量只有

2,000字节。在函数OSStakChk()中要调用OSTCBStkSize。同理，若使用该函数的话，要将

OS_TASK_CREAT_EXT_EN设为1。

.OSTCBOpt 把“选择项”传给OSTaskCreateExt()，只有在用户将OS_TASK_CREATE_EXT_EN

设为1时，这个变量才有效。μC/OS-Ⅱ目前只支持3个选择项(见uCOS_II.H)：

OS_TASK_OTP_STK_CHK,OS_TASK_OPT_STK_CLR和OS_TASK_OPT_SAVE_FP。

OS_TASK_OTP_STK_CHK用于告知TaskCreateExt()，在任务建立的时候任务栈检验功能得

到了允许。OS_TASK_OPT_STK_CLR表示任务建立的时候任务栈要清零。只有在用户需要有

栈检验功能时，才需要将栈清零。如果不定义OS_TASK_OPT_STK_CLR，而后又建立、删除