建立一个属于自己的AVR的RTOS

第五篇：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

#includeavr/io.h>
#includeavr/Interrupt.h>
#includeavr/signal.h>
unsignedcharStack[400];

registerunsignedcharOSRdyTblasm(r2);//任务运行就绪表
registerunsignedcharOSTaskRunningPrioasm(r3);//正在运行的任务

#defineOS_TASKS3//设定运行任务的数量
structTaskCtrBlock
{
unsignedintOSTaskStackTop;//保存任务的堆栈顶
unsignedintOSWaitTick;//任务延时时钟
}TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
registerunsignedchartempR4asm(r4);
registerunsignedchartempR5asm(r5);
registerunsignedchartempR6asm(r6);
registerunsignedchartempR7asm(r7);
registerunsignedchartempR8asm(r8);
registerunsignedchartempR9asm(r9);
registerunsignedchartempR10asm(r10);
registerunsignedchartempR11asm(r11);
registerunsignedchartempR12asm(r12);
registerunsignedchartempR13asm(r13);
registerunsignedchartempR14asm(r14);
registerunsignedchartempR15asm(r15);
registerunsignedchartempR16asm(r16);
registerunsignedchartempR16asm(r17);

//建立任务
voidOSTaskCreate(void(*Task)(void),unsignedchar*Stack,unsignedcharTaskID)
{
unsignedchari;
*Stack--=(unsignedint)Task>>8;//将任务的地址高位压入堆栈，
*Stack--=(unsignedint)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;i14;i++)//在avr-libc中的FAQ中的WhatregistersareusedbytheCcompiler?
*Stack--=i;//描述了寄存器的作用
TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsignedint)Stack;//将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中
OSRdyTbl|=0x01TaskID;//任务就绪表已经准备好
}

//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始
voidOSStartTask()
{
OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
__asm____volatile__(retint);
}

//进行任务调度
voidOSSched(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__(PUSHR18nt);
__asm____volatile__(PUSHR19nt);
__asm____volatile__(PUSHR20nt);
__asm____volatile__(PUSHR21nt);
__asm____volatile__(PUSHR22nt);
__asm____volatile__(PUSHR23nt);
__asm____volatile__(PUSHR24nt);
__asm____volatile__(PUSHR25nt);
__asm____volatile__(PUSHR26nt);
__asm____volatile__(PUSHR27nt);
__asm____volatile__(PUSHR30nt);
__asm____volatile__(PUSHR31nt);
__asm____volatile__(PUSHR28nt);//R28与R29用于建立在堆栈上的指针
__asm____volatile__(PUSHR29nt);//入栈完成

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

unsignedcharOSNextTaskID;//在现有堆栈上开设新的空间
for(OSNextTaskID=0;//进行任务调度
OSNextTaskIDOS_TASKS!(OSRdyTbl(0x01OSNextTaskID));
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__(POPR29nt);
__asm____volatile__(POPR28nt);
__asm____volatile__(POPR31nt);
__asm____volatile__(POPR30nt);
__asm____volatile__(POPR27nt);
__asm____volatile__(POPR26nt);
__asm____volatile__(POPR25nt);
__asm____volatile__(POPR24nt);
__asm____volatile__(POPR23nt);
__asm____volatile__(POPR22nt);
__asm____volatile__(POPR21nt);
__asm____volatile__(POPR20nt);
__asm____volatile__(POPR19nt);
__asm____volatile__(POPR18nt);
__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
voidOSTaskSuspend(unsignedcharprio)
{
TCB[prio].OSWaitTick=0;
OSRdyTbl=~(0x01prio);//从任务就绪表上去除标志位
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
voidOSTaskResume(unsignedcharprio)
{
OSRdyTbl|=0x01prio;//从任务就绪表上重置标志位
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
voidOSTimeDly(unsignedintticks)
{
if(ticks)//当延时有效
{
OSRdyTbl=~(0x01OSTaskRunningPrio);
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched();//从新调度
}
}

//信号量
structSemBlk
{
unsignedcharOSEventType;//型号0,信号量独占型；1信号量共享型
unsignedcharOSEventState;//状态0,不可用;1,可用
unsignedcharOSTaskPendTbl;//等待信号量的任务列表
}Sem[10];

//初始化信号量
voidOSSemCreat(unsignedcharIndex,unsignedcharType)
{
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
unsignedcharOSTaskSemPend(unsignedcharIndex,unsignedintTimeout)
{

//unsignedchari=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|=0x01OSTaskRunningPrio;
OSRdyTbl=~(0x01OSTaskRunningPrio);//从任务就绪表中去除
TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=Timeout;//如延时为0，刚无限等待
OSSched();//从新调度
if(TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick==0)return0;
}
return1;
}

//发送一个信号量，可以从任务或中断发送
voidOSSemPost(unsignedcharIndex)
{
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
{
unsignedchari;
for(i=0;iOS_TASKS!(Sem[Index].OSTaskPendTbl(0x01i));i++);
if(iOS_TASKS)//如果有任务需要
{
Sem[Index].OSTaskPendTbl=~(0x01i);//从等待表中去除
OSRdyTbl|=0x01i;//任务就绪
}
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
voidOSTaskSemPost(unsignedcharIndex)
{
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。

voidOSSemClean(unsignedcharIndex)
{
Sem[Index].OSEventState=0;//要求的信号量无效
}

voidTCN0Init(void)//计时器0
{
TCCR0=0;
TCCR0|=(1CS02);//256预分频
TIMSK|=(1TOIE0);//T0溢出中断允许
TCNT0=100;//置计数起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
unsignedchari;
for(i=0;iOS_TASKS;i++)//任务时钟
{
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|=(0x01i);//使任务在就绪表中置位
}
}
}
TCNT0=100;
}

voidTask0()
{
unsignedintj=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);
}
}

voidTask1()
{
unsignedintj=0;
while(1)
{
PORTC=j++;
OSTimeDly(5);
}
}

voidTask2()
{
unsignedintj=0;
while(1)
{
OSTaskSemPend(0,10);
PORTD=j++;
OSTimeDly(5);
}
}

voidTaskScheduler()
{
while(1)
{
OSSched();//反复进行调度
}
}

intmain(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();
}