建立一个AVR的RTOS（5）—完善的协作式的内核

现在为上面的协作式内核添加一些OS中所必须的服务：

1、挂起和重新运行任务

2、信号量(在必要时候，可以扩展成邮箱和信息队列)

3、延时

#include <avr/io.h>

#include

#include

unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl asm("r2"); //任务运行就绪表

register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在运行的任务

#define OS_TASKS 3 //设定运行任务的数量

struct TaskCtrBlock

{

unsigned int OSTaskStackTop; //保存任务的堆栈顶

unsigned int OSWaitTick; //任务延时时钟

} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用

register unsigned char tempR4 asm("r4");

register unsigned char tempR5 asm("r5");

register unsigned char tempR6 asm("r6");

register unsigned char tempR7 asm("r7");

register unsigned char tempR8 asm("r8");

register unsigned char tempR9 asm("r9");

register unsigned char tempR10 asm("r10");

register unsigned char tempR11 asm("r11");

register unsigned char tempR12 asm("r12");

register unsigned char tempR13 asm("r13");

register unsigned char tempR14 asm("r14");

register unsigned char tempR15 asm("r15");

register unsigned char tempR16 asm("r16");

register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任务

void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)

{

unsigned char i;

*Stack--=(unsigned int)Task>>8; //将任务的地址高位压入堆栈，

*Stack--=(unsigned int)Task; //将任务的地址低位压入堆栈，

*Stack--=0x00; //R1 __zero_reg__

*Stack--=0x00; //R0 __tmp_reg__

*Stack--=0x80;

//SREG在任务中，开启全局中断

for(i=0;i<14;i++) //在avr-libc中的FAQ中的What registers are used by the C compiler?

*Stack--=i; //描述了寄存器的作用

TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中

OSRdyTbl|=0x01<

}

//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始

void OSStartTask()

{

OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;

SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;

__asm__ __volatile__( "reti" "nt" );

}

//进行任务调度

void OSSched(void)

{

//根据中断时保存寄存器的次序入栈，模拟一次中断后，入栈的情况

__asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__ nt"); //R1

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt"); //R0

__asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__ nt"); //保存状态寄存器SREG

__asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__ nt");

__asm__ __volatile__("CLR __zero_reg__ nt"); //R0重新清零

__asm__ __volatile__("PUSH R18 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R19 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R20 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R21 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R22 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R23 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R24 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R25 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R26 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R27 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R30 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R31 nt");

__asm__ __volatile__("PUSH R28 nt"); //R28与R29用于建立在堆栈上的指针

__asm__ __volatile__("PUSH R29 nt"); //入栈完成

TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP; //将正在运行的任务的堆栈底保存

unsigned char OSNextTaskID; //在现有堆栈上开设新的空间

for (OSNextTaskID = 0; //进行任务调度

OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01<

OSNextTaskID++);

OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;

cli(); //保护堆栈转换

SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;

sei();

//根据中断时的出栈次序

__asm__ __volatile__("POP R29 nt");

__asm__ __volatile__("POP R28 nt");

__asm__ __volatile__("POP R31 nt");

__asm__ __volatile__("POP R30 nt");

__asm__ __volatile__("POP R27 nt");

__asm__ __volatile__("POP R26 nt");

__asm__ __volatile__("POP R25 nt");

__asm__ __volatile__("POP R24 nt");

__asm__ __volatile__("POP R23 nt");

__asm__ __volatile__("POP R22 nt");

__asm__ __volatile__("POP R21 nt");

__asm__ __volatile__("POP R20 nt");

__asm__ __volatile__("POP R19 nt");

__asm__ __volatile__("POP R18 nt");

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //SERG出栈并恢复

__asm__ __volatile__("OUT __SREG__,__tmp_reg__ nt"); //

__asm__ __volatile__("POP __tmp_reg__ nt"); //R0出栈

__asm__ __volatile__("POP __zero_reg__ nt"); //R1出栈

//中断时出栈完成

}

////////////////////////////////////////////任务处理

//挂起任务

void OSTaskSuspend(unsigned char prio)

{

TCB[prio].OSWaitTick=0;

OSRdyTbl &= ~(0x01<

if(OSTaskRunningPrio==prio) //当要挂起的任务为当前任务

OSSched(); //从新调度

}

//恢复任务可以让被OSTaskSuspend或OSTimeDly暂停的任务恢复

void OSTaskResume(unsigned char prio)

{

OSRdyTbl |= 0x01<

TCB[prio].OSWaitTick=0; //将时间计时设为0,到时

if(OSTaskRunningPrio>prio) //当要当前任务的优先级低于重置位的任务的优先级

OSSched(); //从新调度//从新调度

}

//任务延时

void OSTimeDly(unsigned int ticks)

{

if(ticks) //当延时有效

{

OSRdyTbl &= ~(0x01<

TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;

OSSched(); //从新调度

}

}

//信号量

struct SemBlk

{

unsigned char OSEventType; //型号0,信号量独占型；1信号量共享型

unsigned char OSEventState; //状态0,不可用;1,可用

unsigned char OSTaskPendTbl; //等待信号量的任务列表

} Sem[10];

//初始化信号量

void OSSemCreat(unsigned char Index,unsigned char Type)

{

Sem[Index].OSEventType=Type; //型号0,信号量独占型；1信号量共享型

Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;

Sem[Index].OSEventState=0;

}

//任务等待信号量,挂起

unsigned char OSTaskSemPend(unsigned char Index,unsigned int Timeout)

{

//unsigned char i=0;

if(Sem[Index].OSEventState) //信号量有效

{

if(Sem[Index].OSEventType==0) //如果为独占型

Sem[Index].OSEventState = 0x00; //信号量被独占，不可用

}

else

{ //加入信号的任务等待表

Sem[Index].OSTaskPendTbl |= 0x01<

OSRdyTbl &= ~(0x01<

TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=Timeout; //如延时为0，刚无限等待

OSSched(); //从新调度

if(TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick==0) return 0;

}

return 1;

}

//发送一个信号量，可以从任务或中断发送

void OSSemPost(unsigned char Index)

{

if(Sem[Index].OSEventType) //当要求的信号量是共享型

{

Sem[Index].OSEventState=0x01; //使信号量有效

OSRdyTbl |=Sem [Index].OSTaskPendTbl; //使在等待该信号的所有任务就绪

Sem[Index].OSTaskPendTbl=0; //清空所有等待该信号的等待任务

}

else //当要求的信号量为独占型

{

unsigned char i;

for (i = 0; i < OS_TASKS && !(Sem[Index].OSTaskPendTbl & (0x01<

if(i < OS_TASKS) //如果有任务需要

{

Sem[Index].OSTaskPendTbl &= ~(0x01<

OSRdyTbl |= 0x01<

}

else

{

Sem[Index].OSEventState =1; //使信号量有效

}

}

}

//从任务发送一个信号量，并进行调度

void OSTaskSemPost(unsigned char Index)

{

OSSemPost(Index);

OSSched();

}

//清除一个信号量,只对共享型的有用。

//对于独占型的信号量，在任务占用后，就交得不可以用了。

void OSSemClean(unsigned char Index)

{

Sem[Index].OSEventState =0; //要求的信号量无效

}

void TCN0Init(void) //计时器0

{

TCCR0 = 0;

TCCR0 |= (1<

TIMSK |= (1<

TCNT0 = 100; //置计数起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)

{

unsigned char i;

for(i=0;i

{

if(TCB[i].OSWaitTick)

{

TCB[i].OSWaitTick--;

if(TCB[i].OSWaitTick==0) //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行

{

OSRdyTbl |= (0x01<

}

}

}

TCNT0=100;

}

void Task0()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTB=j++;

OSTaskSuspend(1); //挂起任务1

OSTaskSemPost(0);

OSTimeDly(50);

OSTaskResume(1); //恢复任务1

OSSemClean(0);

OSTimeDly(50);

}

}

void Task1()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

PORTC=j++;

OSTimeDly(5);

}

}

void Task2()

{

unsigned int j=0;

while(1)

{

OSTaskSemPend(0,10);

PORTD=j++;

OSTimeDly(5);

}

}

void TaskScheduler()

{

while(1)

{

OSSched(); //反复进行调度

}

}

int main(void)

{

TCN0Init();

OSRdyTbl=0;

OSSemCreat(0,1); //将信号量设为共享型

OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);

OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);

OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);

OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);

OSStartTask();

}