[分享] 9 关于UCOS任务的理解

UCOS的运行是基于任务运行的，为了能够好的使用UCOS我们先要对UCOS的任务的概念做一个理解

在学习ＵＣＯＳ任务前我们先对我们以前使用的模式做一个回顾－－前后台模式。

这种系统可称为前后台系统或超循环系统(Super-Loops)。应用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为(background)。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行 foreground。后台也可以叫做任务级。前台也叫中断级。时间相关性很强的关键操作(Critical operation)一定是靠中断服务来保证的。因为中断服务提供的信息一直要等到后台程序走到该处理这个信息这一步时才能得到处理，这种系统在处理信息的及时性上，比实际可以做到的要差。这个指标称作任务级响应时间。最坏情况下的任务级响应时间取决于整个循环的执行时间。因为循环的执行时间不是常数，程序经过某一特定部分的准确时间也是不能确定的。进而，如果程序修改了，循环的时序也会受到影响。

这种系统是在我们上学时和做小项目时经常用到，很多工程师称这种方式为“裸奔”。哈哈！我大学毕业后的钱三年写的项目都是在裸奔。

UCOS-II是基于任务运行的。一个任务，也称作一个线程，是一个简单的程序，该程序可以认为 CPU 完全只属该程序自己。实时应用程序的设计过程，包括如何把问题分割成多个任务，每个任务都是整个应用的某一部分，每个任务被赋予一定的优先级，有它自己的一套 CPU 寄存器和自己的栈空间(如下图所示)。

可以这么理解，UCOS-II的每一个任务都有一个CPU，任务在运行时占用CPU的全部资源，同时拥有自己的一套寄存器，当任务执行完毕后（时间片到），他把自己的CPU寄存器所有内容保存到自己的堆栈中，同时把CPU让给别的任务，那么得到CPU使用权的任务把自己的CPU寄存器从自己的堆栈中放到真正的CPU寄存器中开始运行，就这样周而复始。

大家一定不要把任务的运行当成是函数的调用，这完全是两回事。这个我们到后面的任务调度时在细说。每个任务都是一个无限的循环。每个任务都处在以下 5种状态之一的状态下，这5种状态是休眠态， 就绪态、 运行态、 挂起态(等待某一事件发生)和被中断态（参见下图）   休眠态相当于该任务驻留在内存中，但并不被多任务内核所调度。就绪意味着该任务已经准备好， 可以运行了， 但由于该任务的优先级比正在运行的任务的优先级低， 还暂时不能运行。运行态的任务是指该任务掌握了 CPU 的控制权，正在运行中。挂起状态也可以叫做等待事件态WAITING，指该任务在等待，等待某一事件的发生， （例如等待某外设的 I/O 操作，等待某共享资源由暂不能使用变成能使用状态， 等待定时脉冲的到来或等待超时信号的到来以结束目前的等待，等等） 。最后，发生中断时，CPU提供相应的中断服务，原来正在运行的任务暂不能运行，就进入了被中断状态。如下图表示μC/OS-Ⅱ中一些函数提供的服务，这些函数使任务从一种状态变到另一种状态。

简单的我们可以把每一次任务的切换当成一次中断，这个中断不同于我们在使用前后台模式时的中断，那个中断是硬件中断，中断时需要保存的CPU寄存器是由硬件实现的，而在UCOS中的任务切换是软中断，CPU保存了必要的寄存器后在切换时系统会在保存任务使用的寄存器。