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(lái)純前后臺(tái)系統(tǒng)改到這種框架下節(jié)約的代碼來(lái)補(bǔ)償，也就是說(shuō)，提高了性能，而沒(méi)有增加代碼長(zhǎng)度，同時(shí)也不需要改變?cè)瓉?lái)的編程方式，只是對(duì)原有的函數(shù)進(jìn)行調(diào)度?？梢栽?K 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(guò)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(lái)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(xiě)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(kāi)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(xiě)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(méi)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(yǔ)句。
5、使軟件結(jié)構(gòu)更合理，清晰。
八、結(jié)語(yǔ)：
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。
下載文檔
