2019年04月25日 | UCOIII中任务的调度和切换

一、UCOSIII任务调度

1、可剥夺型任务调度

定义：任务调度就是中止当前正在运行的任务转而去执行其他的任务（UCOSIII是可剥夺型内核，因此当一个高优先级的任务准备就绪，并且此时发生了任务调度，那么这个高优先级的任务就会获得CPU的使用权）

   UCOSIII中的任务调度是由任务调度器来完成的，任务调度器有2种：任务级调度器和中断级调度器。

    任务级调度器为函数OSSched()。

//OSSched为任务级调度器，如果在中断服务函数中不能使用

void  OSSched (void)

{

    CPU_SR_ALLOC();

    //判断OSSched是否在中断服务函数中使用

    if (OSIntNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) 

    {             

        return;                                             

    }

    //调度器是否上锁

    if (OSSchedLockNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0)

     {       

        return;                                             

    }

    CPU_INT_DIS();    //关中断

    OSPrioHighRdy   = OS_PrioGetHighest();//获取任务就绪表中最高优先级任务

    //获取下次任务切换要运行的任务，OSTCBHighRdyPtr指向将要切换任务的OS_TCB                

    OSTCBHighRdyPtr = OSRdyList[OSPrioHighRdy].HeadPtr;

    //判断要运行的任务是否是正在运行的任务，是就不用切换

    if (OSTCBHighRdyPtr == OSTCBCurPtr) 

    {                   

        CPU_INT_EN();                                       

        return;

    }

#if OS_CFG_TASK_PROFILE_EN > 0u

    OSTCBHighRdyPtr->CtxSwCtr++;                        

#endif

    OSTaskCtxSwCtr++;                                      

#if defined(OS_CFG_TLS_TBL_SIZE) && (OS_CFG_TLS_TBL_SIZE > 0u)

    OS_TLS_TaskSw();

#endif

    OS_TASK_SW();     //执行任务切换                                     

    CPU_INT_EN();     //开中断

}

    中断级调度器为函数OSIntExit()，当退出外部中断服务函数的时候使用中断级任务调度。

void  OSIntExit (void)

{

    CPU_SR_ALLOC();

    if (OSRunning != OS_STATE_OS_RUNNING) //判断UCOSIII，未运行就跳出

    {                 

        return;                                             

    }

    CPU_INT_DIS();

    if (OSIntNestingCtr == (OS_NESTING_CTR)0) //OSIntNestingCtr中断嵌套计数器，判断是否为0，确保退出时调用OSIntExit()后不会等于负数

    {             

        CPU_INT_EN();//记录中断嵌套次数

        return;

    }

    OSIntNestingCtr--;//3

    if (OSIntNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0)//>0说明还有其他中断发生，不做任务切换

     {              

        CPU_INT_EN();                                       

        return;

    }

    if (OSSchedLockNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) //调度器是否加锁

    {        

        CPU_INT_EN();                                       

        return;

    }

    OSPrioHighRdy   = OS_PrioGetHighest();   //取出最高优先级任务的控制块              

    OSTCBHighRdyPtr = OSRdyList[OSPrioHighRdy].HeadPtr;     

    if (OSTCBHighRdyPtr == OSTCBCurPtr) 

    {                   

        CPU_INT_EN();                                      

        return;

    }

#if OS_CFG_TASK_PROFILE_EN > 0u

    OSTCBHighRdyPtr->CtxSwCtr++;                            

#endif

    OSTaskCtxSwCtr++;                                       

#if defined(OS_CFG_TLS_TBL_SIZE) && (OS_CFG_TLS_TBL_SIZE > 0u)

    OS_TLS_TaskSw();

#endif

    OSIntCtxSw(); //调用中断级任务切换函数                                          

    CPU_INT_EN();//开中断

}

2、任务调度点（重点红色）

（1）、释放信号量或者发送消息，也可通过配置相应的参数不发生任务调度。

（2）、使用延时函数OSTimeDly()或者OSTimeDlyHMSM()。

（3）、任务等待的事情还没发生(等待信号量，消息队列等)。

（4）、任务取消等待。

（5）、创建任务。

（6）、删除任务。

（7）、删除一个内核对象。

（8）、任务改变自身的优先级或者其他任务的优先级。

（9）、任务通过调用OSTaskSuspend()将自身挂起。

（10）、任务解挂某个挂起的任务。

（11）、退出所有的嵌套中断。

（12）、通过OSSchedUnlock()给调度器解锁。

（13）、任务调用OSSchedRoundRobinYield()放弃其执行时间片。

（14）、用户调用OSSched()。

3、调度器上锁和解锁：

有时候我们并不希望发生任务调度，因为始终有一些代码的执行过程是不能被打断的。此时我们就可以使用函数OSSchedLock()对调度器加锁，当我们想要恢复任务调度的时候就可以使用函数OSSchedUnlock()给已经上锁的任务调度器解锁

4、时间片轮转调度

UCOSIII允许一个优先级下有多个任务，每个任务可以执行指定的时间(时间片)，然后轮到下一个任务，这个过程就是时间片轮转调度，当一个任务不想在运行的时候就可以放弃其时间片。

时间片轮转调度器为：OS_SchedRoundRobin()。

时间片轮转调度示例：

二、UCOSIII任务切换

1、什么是任务切换？

当UCOSIII需要切换到另外一个任务时，它将保存当前任务的现场到当前任务的堆栈中，主要是CPU寄存器值，然后恢复新的现场并且执行新的任务，这个过程就是任务切换。

任务切换分为两种：任务级切换和中断级切换。

任务级切换函数为：OSCtxSw()。

中断级切换函数为：OSIntCtxSw()。

2、任务控制块结构

任务控制块是用来记录与任务相关的信息的数据结构，每个任务都要有自己的任务控制块。任务控制块由用户自行创建，如下代码为创建一个任务控制块：

OS_TCB StartTaskTCB;  //创建一个任务控制块

OS_TCB为一个结构体，描述了任务控制块，任务控制块中的成员变量用户不能直接访问，更不可能改变他们。

OS_TCB为一个结构体，其中有些成员采用了条件编译的方式来确定