uCOSIII学习笔记——初识uCOSIII

uCOSIII以一系列函数的形式为应用程序代码提供服务。用户通过调用这些函数可以完成各种操作。uCOSIII提供的服务函数可以管理信号量、消息队列、互斥信号量等。对于应用程序的开发来说，调用uCOSIII提供的函数和其他函数是完全一样的；换言之，应用程序通过访问一个包含大约70个新函数的函数库就可以使用uCOSIII。
1、单任务的应用程序
一个简单的文件名为app.c的应用程序。其第一部分内容如程序清单

/*
************************************************************************
*						INCLUDE FILES
************************************************************************
*/
#include<app_cfg.h>											(1)
#include<bsp.h>
#include<os.h>
/*
************************************************************************
*						LOCAL GLOBAL VARIABLES
************************************************************************
*/
static OS_TCB	AppTaskStartTCB;							(2)
static CPU_STK	AppTaskStartStk{APP_TASK_START_STK_SIZE];	(3)
/*
************************************************************************
*						FUNCTION PROTOTYPES
************************************************************************
*/
static void AppTaskStart(void * p_arg);						(4)

(1) 与其它C程序一样，用户在应用程序开头须包含必要的头文件。app_cfg.h是配置应用程序的头文件。
在我们的范例中，app_cfg.h头文件中有一些用#define语句定义的常量，用来设定任务的优先级、栈空间的大小和其他一些应用相关的参数。
bsp.h是板级支持包的头文件，提供一些宏定义以及BSP_Init(),BSP_LED_On()和OS_TS_GET()等函数的原型声明。
os.h是uCOSIII的主头文件，它包含以下头文件：
os_cfg.h;
cpu.h;
cpu_core.h;
lib_def.h;
os_type.h;
os_cpu.h。
（2） 在创建一个任务时，必须为该任务分配一个任务控制块(OS_TCB)。OS_TCB数据类型的介绍见“任务管理”。
（3） 每一个任务都要有属于自己的栈。任务栈空间可以静态分配，如本例所示；也可以使用malloc()函数从堆中动态分配。由于任务不会退出，所以栈会一直处于使用状态，栈空间不需要释放。
（4） 拟创建任务的函数原型声明。
大多数C应用程序都从main()函数开始，如程序所示：

void main(void)
{
	OS_ERR	err;
	BSP_IntDisAll();																(1)
	OSInit(&err);																	(2)
	if(err != OS_ERR_NONE)
		{
			/*Something didn't get initialized correctly...							*/
			/*...Check os.h for the meaning of the err code,see OS_ERR_xxxx			*/
		}
	OSTaskCreat((OS_TCB		*)&AppTaskStartTCB,										(3)
				(CPU_CHAR	*)"App Task Start",										(4)
				(OS_TASK_PTR )AppTaskStart,											(5)
				(void		*)0,													(6)	
				(OS_PRIO	 )APP_TASK_START_PRIO,									(7)
				(CPU_STK	*)&AppTaskStartStk[0],									(8)
				(CPU_STK_SIZE)APP_TASK_START_STK_SIZE / 10,							(9)
				(CPU_STK_SIZE)APP_TASK_START_STK_SIZE,								(10)
				(OS_MSG_QTY	 )0,													
				(OS_TICK	 )0,													
				(void 		*)0,													
				(OS_OPT		 )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),			(11)
				(OS_ERR		*)&err);												(12)
	if(err != OS_ERR_NONE)
	{
		/* The task didn't get created. Lookup the value of the error code...  */
		/* ... in os.h for the meaning for the error						   */
	}
	OSStart(&err);																	(13)
	if(err != OS_ERR_NONE)
	{
		/* Your code is NEVER supposed to come back to this point.		       */
	}
}

(1)编译生成的启动代码引导CPU从main()函数开始运行。然后，main()函数会调用BSP函数关闭所有中断。大多数处理器最初启动时中断是关闭的，直到应用程序开中断。不过为了安全起见，这里关一次所有外部中断，确保在系统启动期间中断是关闭的。
(2)调用OSInit()函数初始化uCOSIII。OSInit()会初始化uCOSIII的内部变量和数据结构，并会创建2~5个系统任务。uCOSIII至少需要创建2个系统任务：空闲任务(OS_IdelTask())和时钟节拍任务。空闲任务会在其它任务都不就绪的时候运行。时钟节拍任务负责时间管理。根据#define语句定义常量值，uCOSIII可能还会创建统计任务（OS_StatTask）、定时任务（OS_TmrTask()）和中断处理队列管理任务（OS_IntQTask()）。详情将在介绍任务管理时讨论。
大多数uCOSIII函数通过一个指向OS_ERR变量的指针返回一个错误码，在本例中该变量为err。如果OSInit()成功返回，则err为OS_ERR_NONE。如果在初始化中OSInit()出错了，则该函数会在检测到错误后立即返回对应的错误类型码。这种情况下，用户可以在os.h文件中查到错误代码的含义。所有的错误类型码都以OS_ERR_为前缀。
main()函数必须在调用其他任何uCOSIII函数之前调用OSInit()，这一点极为重要，需要特别注意。
(3)用户可通过调用OSTaskCreat()函数创建一个任务。此函数包含14个参数。第1个参数为分配给该任务的任务控制块（OS_TCB）的地址。
(4)调用OSTaskCreat()时，可以给任务创建一个名字。系统在任务控制块中放置了一个指向任务名称的指针。任务名可以由任意个ASCII字符构成。
(5)第3个参数是任务代码的起始地址。典型的任务是一个无限循环。

void MyTask(void *p_arg)
{
	/* Do sonething with "p_arg". */
	while(1)
	{
		/* Task body */
	}
}

任务开始运行时可接受一个参数。就任务函数而言，看起来和其他可以在程序中调用的C函数没有什么不同。然而，用户程序不允许调用MyTask()，调用实际上是通过uCOSIII实现的。
(6)OSTaskCraet()的第4个参数是任务第一次运行时会接收到的参数，即MyTask()的p_arg。本例中，传递的是一个NULL指针，因此AppTaskStart()的p_arg就是一个NULL指针。
传递给任务的参数实际上可以是任意类型的指针。例如，用户可以向任务传递一个指向特定数据结构的指针，该数据结构包含所有需要的参数。
(7)下一个传递给OSTaskCreat()的参数是任务优先级。在应用中，优先级确立了每一个任务相对于其它任务的重要性。数值小的数字代表更高的优先级，或者说更重要的任务。任务的优先级可以设置为1和OS_CFG_PRIO_MAX-2之间的任意数值，含1和OS_CFG_PRIO_MAX-2。要避免使用0和OS_CFG_PRIO_MAX-1，因为这两个优先级是系统的保留优先级。OS_CFG_PRIO_MAX在os_cfg.h中声明，它是一个编译配置常量。
(8)传递给OSTaskCreat()的第6个参数是分配给该任务的栈空间的基地址。基地址总是栈空间的最低地址。
(9)这个参数是该任务栈的深度标记，该尝试标记定义了该任务可用的栈空间深度，该参数的值代表了栈溢出警告之前栈内应该剩余的空间大小，以CPU_STK为单位。换言之，在本例中，当剩余栈空间小于任务栈空间的10%时，就达到了栈的极限深度。
(10)第8个传递的参数定义该任务的栈大小，以CPU_STK的数目（不是byte）表示。例如，若CPU_STK是32位的字（word），用户想分配1kb的栈空间给任务，那么传递的参数应该为256（256 X 4 = 1024byte = 1kb）。
(11)此参数定义任务的可选项。在本例中，我们指定的选项表示系统在运行时要检查任务栈的使用情况，并且在创建任务时要将栈空间全部清零。
(12)最后一个参数指向一个接收错误码的变量。同样的错误码的解释也在os.h中定义。
(13)main()函数的最后一步是调用OSStart()，开始多任务系统的管理。应该特别注意的是，uCOSIII会首先运行在调用OSStart()之前已经创建的优先级最高的任务。
用户要注意，如果已在os_cfg.h中使能OS_IntQTask()，（通过OS_CFG_ISR_POST_DEFERRED_EN常量），那么该任务永远是优先级最高的任务。在这种情况下，OSIntQTask()会先初始化自己，然后uCOSIII会切换到下一个已创建的最重要的任务。
有几个需要关注的点，虽然用户可以在调用OSStart()之前创建任意数量的任务，但是，建议先只创建一个任务，如本例所示。因为只有唯一一个应用任务使得uCOSIII可以确定CPU相对速度。这样，就使uCOSIII可以在系统运行时确定CPU的利用率。同样，如果应用程序需要使用其他内核对象，如信号量
消息队列，那么建议在调用OSSTart()之前就创建它们。最后要注意，此时中断还没有开启。下面将通过分析AppTaskStart()的内容详细讨论这些要点，如程序清单所示。

static void AppTaskStart(void	* p_arg)																(1)
{
	OS_ERR err;
	p_arg = p_arg;
	BSP_Init();																										(2)
	CPU_Init();																										(3)
	BSP_Cfg_Tick();																								(4)
	BSP_LED_Off(0);																							
	while(1)																											
	{
		BSP_LED_Toggle(0);																					
		OSTimeDlyHMSM((CPU_INT16U)0,															
   					  (CPU_INT16U)0,
					  (CPU_INT16U)0,
				 	  (CPU_INT32U)100,
					  (OS_OPT)OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,
					  (OS_ERR *)&err);
		/* Check for 'err' */
	}
}

(1)如先前提到的，任务实际上就是一个函数。参数p_arg由OSTaskCreate()传递给AppTaskStart()。
(2)BSP_Init()是一个板级支持包函数，负责初始化评估板或目标板上的硬件。评估板上可能有需要配置的通用输入输出接口，继电器和传感器等。该函数可以在bsp.c这个文件中找到。
(3)CPU_Init()初始化uCOSIII服务，uCOSIII提供测量中断延迟时间、获取时间戳等服务，在使用的处理器没有计算前导零指令的情况下，还会提供该指令的仿真代码。
(4)BSP_Cfg_Tick()建立uCOSIII时钟节拍中断。该函数初始化一个硬件定时器，使之产生一个频率为OSCfg_TickRate_Hz的中断给CPU。OSCfg_TickRate_Hz在os_cfg_app.h文件中定义（见OS_CFG_TICK_RATE_HZ）。