摘要：本文介紹一種方法，在8位MCU上進(jìn)行任務(wù)切換，代碼編譯后大約100字節(jié),可以代替原來的前后臺(tái)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：多任務(wù)，線程，就緒，調(diào)度

引言

因?yàn)橘Y源和成本的原因，前后臺(tái)系統(tǒng)是8位MCU上的主流，本文介紹的方法可以在8位MCU上進(jìn)行任務(wù)切換，代碼編譯后大約100字節(jié)，這100字節(jié)也會(huì)從原來純前后臺(tái)系統(tǒng)改到這種框架下節(jié)約的代碼來補(bǔ)償，也就是說，提高了性能，而沒有增加代碼長(zhǎng)度，同時(shí)也不需要改變?cè)瓉淼木幊谭绞?，只是?duì)原有的函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。可以在1K  ROM,64BYTE的RAM上運(yùn)行。   

一、調(diào)度原理：

   1、 用一個(gè)字節(jié)變量的每一位代表一個(gè)任務(wù)是否就緒，1為就緒，0為休眠。

2、 這個(gè)字節(jié)從高位到低位代表的任務(wù)，優(yōu)先級(jí)也從高到低。

3、 通過查表從就緒的任務(wù)中找出最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)并執(zhí)行，同時(shí)清就緒標(biāo)志。

 就緒表ActObjReadySet

 位：7&  6&   5&   4&   3&   2&   1&   0 

  任務(wù)號(hào)：8&  7&   6&   5&   4&   3&   2&   1 &   

 上表表示有兩任務(wù)：任務(wù)8和任務(wù)6 就緒。

 因?yàn)?位優(yōu)先級(jí)高，我們來查表：

PRIORITY_TABLE[]= {0, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4};&   

ready = ActObjReadySet;// 10100000

    if (ready != 0) {

  if ((ready & 0xF0) != 0U) {&   

  prionum = PRIORITY_TABLE[ready >> 4] + 4;

   }else{

 prionum = PRIORITY_TABLE[ready];

  }

  }

 查表結(jié)果為4 ，4+4= 8

計(jì)算結(jié)果為8,所以優(yōu)先級(jí)為8的任務(wù)先執(zhí)行，并清就緒位，完成后再次計(jì)算結(jié)果為6，優(yōu)先級(jí)為6的任務(wù)再執(zhí)行。  

  二、任務(wù)就緒方法

任務(wù)就緒是一個(gè)宏，寫成宏是因?yàn)樵谀骋恍㎝CU的編譯器中規(guī)定不能在中斷中調(diào)用函數(shù)。

  #define  ActObjSet(prio)  (ActObjReadySet |= (1<<(prio-1)))  //置就緒標(biāo)志

  比如在定時(shí)器中讓優(yōu)先級(jí)為5的任務(wù)就緒：

   ActObjSet(5);

    實(shí)際操作為：ActObjReadySet |=0x10; (編譯成匯編代碼只一條指令)

   把就緒表的第4位置1。

  三、任務(wù)運(yùn)行方法

  任務(wù)運(yùn)行方法有兩種，一種是switch 一種是函數(shù)指針。

   因?yàn)橛行?位機(jī)的C編譯器不支持函數(shù)指針，所以本文只介紹switch方式。（注：作者在ARM的多線程框中用的是函數(shù)指針）。

  在調(diào)度原理中我們計(jì)算出了優(yōu)先級(jí)號(hào)碼prionum

 switch(prionum){

  case 0:

    break;

    case 8://最高優(yōu)先級(jí)

   //任務(wù)8的函數(shù)放在這里

    break;

   case 7:

 //任務(wù)7的函數(shù)放在這里

  break;

    … … && 

  四、任務(wù)就緒表上電初始化：

 ActObjReadySet = 0; 在調(diào)度前把就緒表清0就可以了。

  五、完整的任務(wù)調(diào)度函數(shù)：

void ActObjScheduler(void)

{

    INT8U prionum,ready;

   prionum = 0;

  ready = ActObjReadySet;

    if (ready != 0) {

    if ((ready & 0xF0) != 0U) {//找出就緒表的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)&   

    prionum = PRIORITY_TABLE[ready >> 4] + 4;

  }else{

  prionum = PRIORITY_TABLE[ready];

    }

  ready = READY_CLR_AND[prionum];

   OS_ENTER_CRITICAL();//關(guān)中斷

   ActObjReadySet &= ready;//清就緒位

   OS_EXIT_CRITICAL();//開中斷

  switch(prionum){

    case 0:  

 break;

  case 8://最高優(yōu)先級(jí)

    //任務(wù)8

    break;

    case 7:

   //任務(wù)7

    break;

   ……

   case 2:

  //任務(wù)2 

    break;

  case 1:

    //任務(wù)1

   break;

   }

     }

}

六、程序編寫方法

1、主函數(shù)

void main(void)

{

    InitialMCU();

    ActObjReadySet = 0;

    while(1){

    ActObjScheduler();

    }

}

2、中斷函數(shù)

void ISR_Timer(void)

{

    TmrCtr ++;

    if(TmrCtr > 5){//40ms

      TmrCtr = 0;

   ActObjSet(8); //讓定時(shí)執(zhí)行的任務(wù)就緒

    }

}

void ISR_AD(void)

{

   _adf    = 0;

   ADValue = _adrh;

 ActObjSet(3);//讓計(jì)算任務(wù)就緒

}

3、任務(wù)函數(shù)

 和其它函數(shù)沒有區(qū)別

 void AlarmOut()

{

    if(AlarmOutctr > 0){

    AlarmOutctr --;

  PFD_OUT = !PFD_OUT;

   TmrStart(4,15);//1s

    }else{

   ConctrolStat = END_STAT;

    PFD_OUT = 0;

    }  

}

七、使用任務(wù)調(diào)度的優(yōu)勢(shì)

1、多個(gè)線程同時(shí)就緒時(shí)，高優(yōu)先級(jí)先執(zhí)行。

2、高優(yōu)先級(jí)線程，最長(zhǎng)等待時(shí)間是上一個(gè)正執(zhí)行線程的完成時(shí)間

  3、因?yàn)橹餮h(huán)時(shí)間最長(zhǎng)時(shí)是最長(zhǎng)線程的執(zhí)行時(shí)間，所以有些中斷中執(zhí)行的代碼可以移到任務(wù)中。

  4、可以減少條件語句。

  5、使軟件結(jié)構(gòu)更合理，清晰。   

八、結(jié)語：

   本文介紹的方法在HOLTEK系列8位MCU和NXP的LPC900中有數(shù)十個(gè)項(xiàng)目的應(yīng)用。并且在這基礎(chǔ)上把switch改為函數(shù)指針，加上事件隊(duì)列和事件延遲后，在LPC2000的ARM上成功應(yīng)用。