在 3.10節(jié)時鐘節(jié)拍中曾提到，μC/OS-Ⅱ(其它內(nèi)核也一樣)要求用戶提供定時中斷來實現(xiàn)延時與超時控制等功能。這個定時中斷叫做時鐘節(jié)拍，它應(yīng)該每秒發(fā)生10至100次。時鐘節(jié)拍的實際頻率是由用戶的應(yīng)用程序決定的。時鐘節(jié)拍的頻率越高，系統(tǒng)的負(fù)荷就越重。
3.10 節(jié)討論了時鐘的中斷服務(wù)子程序和節(jié)時鐘節(jié)函數(shù) OSTimeTIck——該函數(shù)用于通知μC/OS-Ⅱ發(fā)生了時鐘節(jié)拍中斷。本章主要講述五個與時鐘節(jié)拍有關(guān)的系統(tǒng)服務(wù)：
z OSTimeDly()
z OSTimeDlyHMSM()
z OSTimeDlyResume()
z OSTimeGet()
z OSTimeSet()
本章所提到的函數(shù)可以在OS_TIME.C文件中找到。
5.0任務(wù)延時函數(shù)，OSTimeDly()
μC/OS-Ⅱ提供了這樣一個系統(tǒng)服務(wù)：申請該服務(wù)的任務(wù)可以延時一段時間，這段時間的長短是用時鐘節(jié)拍的數(shù)目來確定的。實現(xiàn)這個系統(tǒng)服務(wù)的函數(shù)叫做OSTimeDly()。調(diào)用該函數(shù)會使μC/OS-Ⅱ進(jìn)行一次任務(wù)調(diào)度，并且執(zhí)行下一個優(yōu)先級最高的就緒態(tài)任務(wù)。任務(wù)調(diào)用OSTimeDly()后，一旦規(guī)定的時間期滿或者有其它的任務(wù)通過調(diào)用OSTimeDlyResume()取消了延時，它就會馬上進(jìn)入就緒狀態(tài)。注意，只有當(dāng)該任務(wù)在所有就緒任務(wù)中具有最高的優(yōu)先級時，它才會立即運(yùn)行。
程序清單L5.1所示的是任務(wù)延時函數(shù)OSTimeDly()的代碼。用戶的應(yīng)用程序是通過提供延時的時鐘節(jié)拍數(shù)——一個1到65535之間的數(shù)，來調(diào)用該函數(shù)的。如果用戶指定0值[L5.1(1)]，則表明用戶不想延時任務(wù)，函數(shù)會立即返回到調(diào)用者。非0值會使得任務(wù)延時函數(shù)OSTimeDly()將當(dāng)前任務(wù)從就緒表中移除[L5.1(2)]。接著，這個延時節(jié)拍數(shù)會被保存在當(dāng)前任務(wù)的OS_TCB中[L5.1(3)]，并且通過OSTimeTick()每隔一個時鐘節(jié)拍就減少一個延時節(jié)拍數(shù)。最后，既然任務(wù)已經(jīng)不再處于就緒狀態(tài)，任務(wù)調(diào)度程序會執(zhí)行下一個優(yōu)先級最高的就緒任務(wù)。
程序清單 L5.1 OSTimeDly().
voidOSTimeDly(INT16Uticks)
{
if(ticks>0){(1)
OS_ENTER_CRITICAL();
if((OSRdyTbl[OSTCBCur->OSTCBY]&=~OSTCBCur->OSTCBBitX)==0)
{(2)
OSRdyGrp&=~OSTCBCur->OSTCBBitY;
}
OSTCBCur->OSTCBDly=ticks;(3)
OS_EXIT_CRITICAL();
OSSched();(4)
}
}
清楚地認(rèn)識0到一個節(jié)拍之間的延時過程是非常重要的。換句話說，如果用戶只想延時一個時鐘節(jié)拍，而實際上是在0到一個節(jié)拍之間結(jié)束延時。即使用戶的處理器的負(fù)荷不是很重，這種情況依然是存在的。圖F5.1詳細(xì)說明了整個過程。系統(tǒng)每隔10ms發(fā)生一次時鐘節(jié)拍中斷[F5.1(1)]。假如用戶沒有執(zhí)行其它的中斷并且此時的中斷是開著的，時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)就會發(fā)生[F5.1(2)]。也許用戶有好幾個高優(yōu)先級的任務(wù)(HPT)在等待延時期滿，它們會接著執(zhí)行[F5.1(3)]。接下來，圖5.1中所示的低優(yōu)先級任務(wù)(LPT)會得到執(zhí)行的機(jī)會，該任務(wù)在執(zhí)行完后馬上調(diào)用[F5.1(4)]所示的 OSTimeDly(1)。 μC/OS-Ⅱ會使該任務(wù)處于休眠狀態(tài)直至下一個節(jié)拍的到來。當(dāng)下一個節(jié)拍到來后，時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序會執(zhí)行[F5.1(5)]，但是這一次由于沒有高優(yōu)先級的任務(wù)被執(zhí)行，μC/OS-Ⅱ會立即執(zhí)行申請延時一個時鐘節(jié)拍的任務(wù)[F5.1(6)]。正如用戶所看到的，該任務(wù)實際的延時少于一個節(jié)拍!在負(fù)荷很重的系統(tǒng)中，任務(wù)甚至有可能會在時鐘中斷即將發(fā)生時調(diào)用OSTimeDly(1)，在這種情況下，任務(wù)幾乎就沒有得到任何延時，因為任務(wù)馬上又被重新調(diào)度了。如果用戶的應(yīng)用程序至少得延時一個節(jié)拍，必須要調(diào)用OSTimeDly(2)，指定延時兩個節(jié)拍!
Figure5.1DelayresolutiON.
5.1按時分秒延時函數(shù) OSTimeDlyHMSM()
OSTimeDly()雖然是一個非常有用的函數(shù)，但用戶的應(yīng)用程序需要知道延時時間對應(yīng)的時鐘節(jié)拍的數(shù)目。用戶可以使用定義全局常數(shù)OS_TICKS_PER_SEC(參看OS_CFG.H)的方法將時間轉(zhuǎn)換成時鐘段，但這種方法有時顯得比較愚笨。筆者增加了OSTimeDlyHMSM()函數(shù)后，用戶就可以按小時(H)、分(M)、秒(S)和毫秒(m)來定義時間了，這樣會顯得更自然些。與OSTimeDly()一樣，調(diào)用OSTimeDlyHMSM()函數(shù)也會使μC/OS-Ⅱ進(jìn)行一次任務(wù)調(diào)度，并且執(zhí)行下一個優(yōu)先級最高的就緒態(tài)任務(wù)。任務(wù)調(diào)用OSTimeDlyHMSM()后，一旦規(guī)定的時間期滿或者有其它的任務(wù)通過調(diào)用OSTimeDlyResume()取消了延時(參看5.02,恢復(fù)延時的任務(wù)OSTimeDlyResume())，它就會馬上處于就緒態(tài)。同樣，只有當(dāng)該任務(wù)在所有就緒態(tài)任務(wù)中具有最高的優(yōu)先級時，它才會立即運(yùn)行。
程序清單L5.2所示的是OSTimeDlyHMSM()的代碼。從中可以看出，應(yīng)用程序是通過用小時、分、秒和毫秒指定延時來調(diào)用該函數(shù)的。在實際應(yīng)用中，用戶應(yīng)避免使任務(wù)延時過長的時間， 因為從任務(wù)中獲得一些反饋行為(如減少計數(shù)器， 清除LED等等)經(jīng)常是很不錯的事。
但是，如果用戶確實需要延時長時間的話，μC/OS-Ⅱ可以將任務(wù)延時長達(dá)256個小時(接近11天)。
OSTimeDlyHMSM()一開始先要檢驗用戶是否為參數(shù)定義了有效的值[L5.2(1)]。與OSTimeDly()一樣，即使用戶沒有定義延時，OSTimeDlyHMSM()也是存在的[L5.2(9)]。因為μC/OS-Ⅱ只知道節(jié)拍，所以節(jié)拍總數(shù)是從指定的時間中計算出來的[L5.2(3)]。很明顯，程序清單L5.2中的程序并不是十分有效的。筆者只是用這種方法告訴大家一個公式，這樣用戶就可以知道怎樣計算總的節(jié)拍數(shù)了。真正有意義的只是OS_TICKS_PER_SEC。[L5.2(3)]決定了最接近需要延遲的時間的時鐘節(jié)拍總數(shù)。500/OS_TICKS_PER_SECOND的值基本上與0.5個節(jié)拍對應(yīng)的毫秒數(shù)相同。例如，若將時鐘頻率(OS_TICKS_PER_SEC)設(shè)置成100Hz(10ms)，4ms的延時不會產(chǎn)生任何延時!而5ms的延時就等于延時10ms。
μC/OS-Ⅱ支持的延時最長為65,535個節(jié)拍。要想支持更長時間的延時，如L5.2(2)所示，OSTimeDlyHMSM()確定了用戶想延時多少次超過65,535個節(jié)拍的數(shù)目[L5.2(4)]和剩下的節(jié)拍數(shù)[L5.2(5)]。例如，若OS_TICKS_PER_SEC的值為100，用戶想延時15分鐘，則OSTimeDlyHMSM()會延時15x60x100=90,000個時鐘。這個延時會被分割成兩次32,768個節(jié)拍的延時(因為用戶只能延時65,535個節(jié)拍而不是65536個節(jié)拍)和一次24,464個節(jié)拍的延時。在這種情況下，OSTimeDlyHMSM()首先考慮剩下的節(jié)拍，然后是超過65,535的節(jié)拍數(shù)[L5.2(7)和(8)](即兩個32,768個節(jié)拍延時)。[!--empirenews.page--]
程序清單 L5.2 OSTimeDlyHMSM().
INT8UOSTimeDlyHMSM(INT8Uhours,INT8Uminutes,INT8Useconds,INT16U
milli)
{
INT32Uticks;
INT16Uloops;
if(hours>0|| minutes>0|| seconds>0|| milli>0){(1)
if(minutes>59){
return(OS_TIME_INVALID_MINUTES);
}
if(seconds>59){
return(OS_TIME_INVALID_SECONDS);
}
If(milli>999){
return(OS_TIME_INVALID_MILLI);
}
ticks=(INT32U)hours*3600L*OS_TICKS_PER_SEC(2)
+(INT32U)minutes*60L*OS_TICKS_PER_SEC
+(INT32U)seconds*OS_TICKS_PER_SEC
+OS_TICKS_PER_SEC*((INT32U)milli
+500L/OS_TICKS_PER_SEC)/1000L;(3)
loops=ticks/65536L;(4)
ticks=ticks%65536L;(5)
OSTimeDly(ticks);(6)
while(loops>0){(7)
OSTimeDly(32768);(8)
OSTimeDly(32768);
loops--;
}
return(OS_NO_ERR);
}else{
return(OS_TIME_ZERO_DLY);(9)
}
}
由于OSTimeDlyHMSM()的具體實現(xiàn)方法，用戶不能結(jié)束延時調(diào)用OSTimeDlyHMSM()要求延時超過65535個節(jié)拍的任務(wù)。換句話說，如果時鐘節(jié)拍的頻率是100Hz，用戶不能讓調(diào)用OSTimeDlyHMSM(0，10，55，350)或更長延遲時間的任務(wù)結(jié)束延時。
5.2讓處在延時期的任務(wù)結(jié)束延時，OSTimeDlyResume()
μC/OS-Ⅱ允許用戶結(jié)束延時正處于延時期的任務(wù)。延時的任務(wù)可以不等待延時期滿，而是通過其它任務(wù)取消延時來使自己處于就緒態(tài)。這可以通過調(diào)用OSTimeDlyResume()和指定要恢復(fù)的任務(wù)的優(yōu)先級來完成。實際上，OSTimeDlyResume()也可以喚醒正在等待事件(參看第六章——任務(wù)間的通訊和同步)的任務(wù)，雖然這一點(diǎn)并沒有提到過。在這種情況下，等待事件發(fā)生的任務(wù)會考慮是否終止等待事件。
OSTimeDlyResume()的代碼如程序清單L5.3所示，它首先要確保指定的任務(wù)優(yōu)先級有效[L5.3(1)]。 接著， OSTimeDlyResume()要確認(rèn)要結(jié)束延時的任務(wù)是確實存在的[L5.3(2)]。
如果任務(wù)存在， OSTimeDlyResume()會檢驗任務(wù)是否在等待延時期滿[L5.3(3)]。 只要OS_TCB
域中的OSTCBDly包含非0值就表明任務(wù)正在等待延時期滿，因為任務(wù)調(diào)用了OSTimeDly()，OSTimeDlyHMSM()或其它在第六章中所描述的PEND函數(shù)。然后延時就可以通過強(qiáng)制命令OSTCBDly為0來取消[L5.3(4)]。延時的任務(wù)有可能已被掛起了，這樣的話，任務(wù)只有在沒有被掛起的情況下才能處于就緒狀態(tài)[L5.3(5)]。當(dāng)上面的條件都滿足后，任務(wù)就會被放在就緒表中[L5.3(6)]。這時，OSTimeDlyResume()會調(diào)用任務(wù)調(diào)度程序來看被恢復(fù)的任務(wù)是否擁有比當(dāng)前任務(wù)更高的優(yōu)先級[L5.3(7)]。這會導(dǎo)致任務(wù)的切換。
程序清單 L5.3 恢復(fù)正在延時的任務(wù)
INT8UOSTimeDlyResume(INT8Uprio)
{
OS_TCB*ptcb;
if(prio>=OS_LOWEST_PRIO){(1)
return(OS_PRIO_INVALID);
}
OS_ENTER_CRITICAL();
ptcb=(OS_TCB*)OSTCBPrioTbl[prio];
if(ptcb!=(OS_TCB*)0){(2)
if(ptcb->OSTCBDly!=0){(3)
ptcb->OSTCBDly=0;(4)
if(!(ptcb->OSTCBStat&OS_STAT_SUSPEND)){(5)
OSRdyGrp|=ptcb->OSTCBBitY;(6)
OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY]|=ptcb->OSTCBBitX;
OS_EXIT_CRITICAL();
OSSched();(7)
}else{
OS_EXIT_CRITICAL();
}
return(OS_NO_ERR);
}else{
OS_EXIT_CRITICAL();
return(OS_TIME_NOT_DLY);
}
}else{
OS_EXIT_CRITICAL();
return(OS_TASK_NOT_EXIST);
}
}
注意，用戶的任務(wù)有可能是通過暫時等待信號量、郵箱或消息隊列來延時自己的(參看第六章)?？梢院唵蔚赝ㄟ^控制信號量、郵箱或消息隊列來恢復(fù)這樣的任務(wù)。這種情況存在的唯一問題是它要求用戶分配事件控制塊(參看6.00),因此用戶的應(yīng)用程序會多占用一些RAM。
5.3系統(tǒng)時間，OSTimeGet()和 OSTimeSet()
無論時鐘節(jié)拍何時發(fā)生，μC/OS-Ⅱ都會將一個32位的計數(shù)器加1。這個計數(shù)器在用戶調(diào)用OSStart()初始化多任務(wù)和4,294,967,295個節(jié)拍執(zhí)行完一遍的時候從0開始計數(shù)。在時鐘節(jié)拍的頻率等于100Hz的時候，這個32位的計數(shù)器每隔497天就重新開始計數(shù)。用戶可以通過調(diào)用OSTimeGet()來獲得該計數(shù)器的當(dāng)前值。也可以通過調(diào)用OSTimeSet()來改變該計數(shù)器的值。OSTimeGet()和OSTimeSet()兩個函數(shù)的代碼如程序清單L5.4所示。注意，
在訪問OSTime的時候中斷是關(guān)掉的。這是因為在大多數(shù)8位處理器上增加和拷貝一個32位的數(shù)都需要數(shù)條指令，這些指令一般都需要一次執(zhí)行完畢，而不能被中斷等因素打斷。
程序清單 L5.4 得到和改變系統(tǒng)時間
INT32UOSTimeGet(void)
{
INT32Uticks;
OS_ENTER_CRITICAL();
ticks=OSTime;
OS_EXIT_CRITICAL();
return(ticks);
}
voidOSTimeSet(INT32Uticks)
{
OS_ENTER_CRITICAL();
OSTime=ticks;
OS_EXIT_CRITICAL();
}
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