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目录

9.1 嵌入式操作系统概述

9.1.1 嵌入式操作系统一般结构

9.1.2嵌入式操作系统的特点与分类

9.2 典型嵌入式操作系统μC/OSⅡ

μC/OS-Ⅱ系统的组成

μC/OS-Ⅱ数据类型

μC/OS-Ⅱ的任务及其管理

μC/OS-Ⅱ任务管理服务-创建任务

μC/OS-Ⅱ时间管理服务

μC/OS-Ⅱ通信与同步服务－发送

μC/OS-Ⅱ通信与同步服务－接收

9.3 μC/OS-II的移植

嵌入式操作系统的裁剪

9.4基于μC/OS-Ⅱ下的应用程序程序设计

μC/OS-Ⅱ的初始化与main()函数结构

μC/OS-Ⅱ用户任务的3种结构 -单次任务

μC/OS-Ⅱ用户任务的3种结构 -周期性执行的任务

μC/OS-Ⅱ用户任务的3种结构 -事件触发执行的任务

μC/OS-Ⅱ应用程序设计实例

9.5 μC/OS- Ⅲ简介

---

9.1 嵌入式操作系统概述

9.1.1 嵌入式操作系统一般结构

9.1.2嵌入式操作系统的特点与分类

一、特点

（1）代码固化存储，执行效率高 （2）可裁剪性 （3）实时性 （4）强稳定性 （5）硬件适应性，可移值性

二、分类

（1）按实时性分类 分为硬实时操作系统和软实时操作系统。

（2）按商业模式分类 按照商业模式，可以把EOS分为商用型EOS和免费型EOS。  

   μC/OS-Ⅱ是抢占式多任务实时嵌入式操作系统。μC/OS-Ⅱ具有足够的稳定性和安全性。目前最新版本为μC/OS-Ⅲ。

9.2 典型嵌入式操作系统μC/OSⅡ

一、C/OS-Ⅱ的主要特点

（1）公开源码的高质量实时内核

（2）可移植性 μC/OS-Ⅱ可被移植到多种微处理器上。

（3）可裁剪、可固化

（4）时间确定性 绝大多数μC/OS-Ⅱ的函数调用与服务的执行时间都是确定的，其服务的执行时间与系统中运行的任务个数无关。

（5）多任务 μC/OS-Ⅱ可以管理64个任务（版本2.82以后扩充至255个任务）不支持时间片轮转（round-robin）调度机制。

（6）抢占式内核 μC/OS-Ⅱ是抢占式实时内核，在任意时刻都可能发生任务调度。因此，μC/OS-Ⅱ可以支持强实时应用。

（7）多种系统服务 μC/OS-Ⅱ提供很多实时内核所需的系统服务，例如任务管理、时间管理、信号量、事件标志组、互斥信号量、消息队列、内存分区管理等。

μC/OS-Ⅱ系统的组成

      μC/OS内核大致可以划分为任务调度、任务管理、时间管理、任务间同步与通信以及内存管理、系统管理等模块。

μC/OS-Ⅱ数据类型

μC/OS-Ⅱ的任务及其管理

   μC/OS-Ⅱ的任务由三部分构成：

（1）程序代码

（2）任务堆栈

（3）任务控制块

μC/OS-Ⅱ任务管理服务-创建任务

（1）任务创建

函数OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()都可以创建任务。

OSTaskCreateExt()函数提供了一些附加的功能，但会增加额外的开销。 创建任务函数OSTaskCreate()原型如下：

INT8U OSTaskCreate( void (*task)(void *pd),         /* 指向任务代码的的指针 */

void *pdata,            /* 任务开始执行时传递给任务的参数的指针 */

OS_STK *ptos,             /* 任务堆栈栈顶的指针 */

INT8U prio );             /*分配给任务的优先级*/

如： static OS_STK AppTask1Stk[64];//任务1堆栈

OSTaskCreate(   // 任务创建任务1     

AppTask1, //任务代码指针     

(void *)0,  //传递给任务的参数指针     (OS_STK *)&AppTask1Stk[64-1],//任务的堆栈指针            4);    //任务1任务优先级为4

μC/OS-Ⅱ时间管理服务

1、延时指定节拍数OSTimeDly()

原型为：

void OSTimeDly (INT16U ticks);参数ticks为要延时的时钟节拍数

2、延时指定具体时间OSTimeDlyHMSM()

原型为：

INT8U OSTimeDlyHMSM (INT8U hours，//时           

 INT8U minutes，     //分           

 INT8U seconds，       //秒             

INT16U milli);          //毫秒

实际的延时时间是时钟节拍的整数倍。

如延时1小时18分26秒，则调用 如下：

   OSTimeDlyHMSM(1,18,26,0);

μC/OS-Ⅱ通信与同步服务－发送

1、释放信号量OSSemPost

INT8U OSSemPost(OS_EVENT *pevent);

2、释放互斥信号量OSMutexPost

INT8U OSMutexPost(OS_EVENT *pevent);

3、释放消息邮箱OSMboxPost

INT8U OSMboxPost(OS_EVENT *pevent, void *pmsg);

4、 释放消息队列OSSenPost

INT8U OSSemPost(OS_EVENT *pevent);

μC/OS-Ⅱ通信与同步服务－接收

1、等待信号量OSSemPend

Void OSSemPend(OS_EVNNT *pevent, INT16U timeout, int8u *err);

2、等待互斥信号量OSMutexPend

void OSMutexPend(OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err);

3、等待消息邮箱OSMboxPend

void *OSMboxPend(OS_EVENT *pevent, INT32U timeout, INT8U *perr);

4、 等待释放消息队列OSQPend

void *OSQPend(OS_EVENT *pevent, INT32U timeout, INT8U *perr);

9.3 μC/OS-II的移植

   要使μC/OS-II正常运行，微控制器必须满足以下要求：

微控制器的C编译器能产生可重入代码；

微控制器支持中断，并且能产生定时中断；

C语言可以开/关中断；

微控制器支持一定数量的数据存储硬件堆栈；

微控制器有将堆栈和其他CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存的指令。

移植μC/OS-II只需修改OS_CPU.H，OS_CPU_A.ASM，OS_CPU_C.C这三 个文件的相关函数。

μC/OS-II的体系结构

嵌入式操作系统的裁剪

    嵌入式操作系统内核是针对多种处理器而设计的，对于一种处理器，某个应用场合，有些代码是多余的，则需要对代码进行适当的裁剪以满足够用就好的设计原则。

   裁剪的目标就是去掉多余的代码，以减少不必要的内存空间。更适应嵌入式系统量体裁衣的要求。

9.4基于μC/OS-Ⅱ下的应用程序程序设计

μC/OS-Ⅱ的初始化与main()函数结构

void  main()

{ HW_config();    /* 硬件配置与初始化，包括时钟和使用的外设 */

OSInit();         /* 初始化μC/OS-Ⅱ内核 */

OSTaskCreate(Task1, ……);         /* 创建用户任务1 */

OSTaskCreate(Task2, ……);         /* 创建用户任务2 */

...... OSTaskCreate(Taski, ……);         /* 创建用户任务i */

OSStart();                 /* 启动多任务调度 */ }

μC/OS-Ⅱ用户任务的3种结构 -单次任务

单次执行的任务通常执行三步操作：

任务准备工作；任务实体；自我删除函数调用。

void  Task (void *pdata)

{  

任务初始化的准备工作;       /* 初始化硬件设备 */  

任务实体;                     /* 完成该任务的具体功能 */  

OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);   /* 任务完成后删除*/

}

μC/OS-Ⅱ用户任务的3种结构 -周期性执行的任务

周期执行的任务一般采用循环结构，并在每次完成具体功能后调用系统延时函数OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()等待下一个执行周期，并将处理器时间让给其他任务。

 void  Task (void *pdata)

{任务初始化准备工作;         /*初始化硬件设备 */ for ( ; ; )                 

/* 无限的循环 或while(1)*/

{ 任务实体;               /* 完成该任务的具体功能 */

 OSTimeDly(n);       /*调用系统延时函数等待下一个周期 */    

}

}

μC/OS-Ⅱ用户任务的3种结构 -事件触发执行的任务

   这类任务的实体代码只有在某种事件发生后才执行。在相关事件发生之前，任务被挂起。事件触发执行的任务一般也采用循环结构，相关事件发生一次，任务实体代码执行一次。

void  Task (void *pdata)

{   任务初始化的准备工作;      /* 初始化 */    

for ( ; ; )                       /* 无限的循环或while(1) */    

{    

调用获取事件的函数;        /* 等待信号量或消息等 */ 任务实体;                     

 /* 完成该任务的具体功能 */    

}

}

μC/OS-Ⅱ应用程序设计实例

按照执行周期性任务的程序结构创建四个任务：   

 任务1每隔100ms 采集电位器电压     

任务2 每隔200ms判断电压值并控制蜂鸣器报警     

任务3 每隔300ms输出与电压相应的PWM波形控制电机     

任务4 每隔500ms在TFT LCD屏显示电压值

  打开实验例程中的任务调度应用实验，对照MDK-ARM工程讲解示例。

（1）硬件初始化              

（2）操作系统初始化

（3）创建任务并编写任务程序

（4）启动任务调度

9.5 μC/OS- Ⅲ简介

   2010年，拉伯罗斯于推出了μC/OS-Ⅲ，他认为μC/OS-Ⅲ并不是μC/OS-Ⅱ的升级版本，而是一个全新的RTOS内核。

   μC/OS-Ⅱ是定位于8位和16位以及低端32位处理器的RTOS内核μC/OS-Ⅲ尽管在16位甚至8位处理器上可以运行良好，但其初衷则是主要针对高端32位处理器，这类处理器带有支持优先级调度的指令，且内存资源更丰富。

μC/OS-Ⅲ增加的主要特性包括：

（1）时间片轮转调度

（2）内核对象的数量无限制

（3）任务消息和任务信号

（4）任务级的时钟节拍处理

（5）可针对处理器体系结构进行优化

（6）时间戳

（7）增强的内置性能测试功能