5.1 uCOS-II操作系統 5.1.1 什么是操作系統 《1》管理軟件硬件的程序集合。 《2》軟硬件的溝通橋梁。 
舉個栗子:當你要播放音樂時,假設是電腦,裝的是Window操作系統,步驟如下: 這時,你就能聽到優美動聽的歌曲了。但底層操作是如何操作的呢?是誰操作呢? 是操作系統幫你完成了這一切工作。當你點擊播放,操作系統工作流程如下: - 當你點擊播放按鈕,操作系統讀取你需要播放歌曲的源文件(mp3文件)
- 操作系統調用音樂解析驅動,解析你的mp3文件,轉成播放器(喇叭)認識的二進制文件。
- 操作系統把解析好音樂的二進制文件,發送給播放器(硬件設備),若此時音樂播放器,一切都準備就緒了,就可以播放音樂了。
總結,對硬件的操作,由操作系統來完成,操作系統直接與硬件交互。用戶如果想控制底層硬件,必須經過操作系統進行間接控制,操作系統提供系統調用給用戶,用戶就可以與硬件交互了。系統調用是封裝了操作各部分硬件的API。
5.1.2 為什么要使用操作系統 《1》屏蔽硬件。使應用程序不依賴硬件,提高了程序的可移植性。 《2》多任務。因為消費者想同時聊QQ、聊、看電視劇等。早期單核CPU想完成這些功能,就需要使用操作系統,實現不同任務之間高速的切換。 
5.1.3 操作系統分類 《1》分時操作系統:以時間片為基本調度原則。給每個任務分配一段固定的CPU時間,時間到就切換下一個任務,時間不到不切換任務。如:Windows—95/98,Linux內核2.6以前。 《2》實時操作系統:以優先級為基本調度原則。不是給每個任務分配一段固定的CPU時間,而是根據優先級分配CPU執行時間,誰優先級高,先執行誰,分配的CPU時間就多,如uCOS-II。 《3》半實時操作系統:部分使用分時操作系統、部分使用實時操作系統。如Windows----7/8/10,Linux內核2.6以后。
5.1.3 為何學uCOS-II 《1》代碼量少,容易上手。 《2》多任務,實現復雜功能 《3》提高內外功(內功:閱讀代碼能力 外功:編程能力) 《4》為學習其他操作系統打下基礎
5.1.4 其他補充 學操作系統的難點 《1》邏輯理解、代碼運行流程 《2》術語的理解、領悟 uCOS-II理解 u---微型 C---控制器 OS—操作系統 UCOS-II代碼來源 《1》官網 《2》示例代碼
5.2 UCOS操作系統 5.2.1 操作系統的調度原則 《1》分時操作系統調度原則: 以時間片為基本調度原則,為每個任務分配固定的CPU執行時間,時間到,切換下一個任務,時間不到,不切換任務。 《2》實時操作系統調度原則 以優先級為基本調度原則,不是固定為每個任務分配CPU執行時間,而是根據優先級高低分配CPU時間,優先級低的分配CPU執行時間就短,優先級高的分配的CPU時間就長。
5.2.2 操作系統程序結構 《1》裸機代碼 整個工程只有一個main函數,在main函數執行中只有一個真正意義上的死循環,其他死循環都是有退出條件或永遠不會執行了的死循環。 《2》操作系統代碼 整個工程只有一個main函數,在mian函數中,至少創建一個任務,每個任務都有一個死循環。操作系統要切換任務需要高優先級任務釋放CPU使用權。
5.2.3操作系統的任務結構 《1》任務的構成:任務控制塊,任務函數、任務優先級、任務棧。 《2》 任務控制塊:任務先內存空間申請的一塊內存空間,用于執行任務使用的,任務控制塊包含、任務函數、任務優先級、任務棧。 《3》任務函數:任務的執行入口,任務的具體功能在這里實現。 《4》任務優先級:任務的能執行的唯一標識。用來規定任務的執行先后順序。 《5》任務棧:保存任務在切換過程中的現場信息。任務在切換前,把當前執行任務的現在信息保存在棧中,該過程稱為壓棧,當執行完其他任務完后,又切換回來,讀取棧里面保存的現場信息,繼續執行任務,該過程稱為彈棧。 
簡單理解:在棧中進入一個元素,稱為壓棧或入棧,出來一個元素稱為彈棧或出棧。 5.2.4 操作系統的任務切換 在哪些情況下,會進行任務切換? - 心跳節拍到達的時候會進行切換。心跳節拍來源于系統滴答時間,所以用Tick表示心跳節拍。
- 調用任務調度函數。用操作系統內核進行調用。
5.2.5 操作系統的任務中斷 與裸機編程中斷基本一致,但需要注意兩點 - 在操作系統的中斷服務函數的第一句代碼,調用一個函數,目的是告訴操作系統當前進入中斷功能。
- 在操作系統的中斷服務函數的最后一句代碼,調用一個函數,目的是告訴操作系統當前退出了中斷功能。
裸機中斷與ucos中斷的深入理解 - 裸機中斷,中斷后會返回原點,原點就是主棧。從中斷棧切換回到主棧。
- ucos中斷,中斷后不一定返回原點,因為返回前有任務調度,如果中斷完后,有任務優先級高過當前任務,當前任務就失去了CPU的使用權。
5.2.6 操作系統的任務狀態 《1》停止/休眠態:任務創建之前和刪除之后的狀態。 《2》就緒態:任務具有了可執行條件。 《3》運行態:任務得到了CPU的使用權。 《4》等待/掛起態:任務被掛起或等待某件事情發生。 《5》中斷態:正在執行的任務,被中斷了。 任務狀態轉換關系如下圖: 
5.3 創建UCOS工程模板 5.3.1 獲取UCOS源碼 
官網太卡了,所以給你準備UCOS例程,如下。 
5.3.2 UCOS過程文件分析 


5.3.3 新建UCOS工程 





5.3.4 創建一個任務 


5.3.5 補充、小結 移植Ucos-II總結: 配置基本流程: 《1》找到Ucos-II源碼(來源:官網、例程、別人的代碼、自己的代碼) 《2》添加到過程文件中,添加對應頭文件 《3》編寫系統滴答定時器,開啟中斷模式 《4》編寫滴答中斷服務函數 《5》編寫主函數 主函數編寫流程: - 系統滴答初始化
- 串口初始化(用于調試)
- 操作系統初始化
- 創建任務
- 啟動操作系統
- 實現任務函數
關于延時OSTimeDly(100);? 一次系統滴答為5ms,所以寫100,就是500ms。
關于任務函數OSTaskCreate(Task0,NULL,&stack0[TASK0_STK_SIZE-1],TASK0_PRI);? - 第一個參數為一個函數的名字(實現任務的函數的名字)
- 傳給實現任務函數的參數(形參)
- 任務棧棧頂(高地址、數組最后一個元素)
- 優先級(0-61中間的選一個,63留給了空閑任務、62留給了統計任務)
全部資料51hei下載地址:
0.新建工程.7z
(351.93 KB, 下載次數: 37)
2020-6-28 16:14 上傳
點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
uCOS-II.zip
(94.6 KB, 下載次數: 36)
2020-6-26 19:10 上傳
點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
UCOS.docx
(1000.62 KB, 下載次數: 30)
2020-6-26 19:14 上傳
點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
|