实验二 任务的基本管理

实验二 任务的基本管理

 

一、实验目的

1，理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程；

2，掌握 uC/OS-II 中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起、解挂任务）；

3，熟练使用 uC/OS-II 任务管理的基本系统调用。

二、实验原理

为了展现任务的各种基本状态及其变迁过程，本实验设计了 Task0、Task1 两个任务：任务 Task0 不断地挂起自己，再被任务 Task1 解挂，两个任务不断地切换执行。通过本实验，读者可以清晰地了解到任务在各个时刻的状态以及状态变迁的原因。

第一部分：任务运行流程

  （1）系统经历一系列的初始化过程后进boot_card()函数，在其中调用 ucBsp_init()进行板级初始化后，调用 main()函数；

（2）main()函数调用 OSInit()函数对 uC/OS-II 内核进行初始化，调用 OSTaskCreate 创建起始任务 TaskStart；

（3）main()函数调用函数 OSStart()启动 uC/OS-II 内核的运行，开始多任务的调度，执行当前优先级最高的就绪任务 TaskStart；

（4）TaskStart 完成如下工作：

a、安装时钟中断并初始化时钟，创建 2 个应用任务；

b、挂起自己(不再被其它任务唤醒)，系统切换到当前优先级最高的就绪任task0

之后整个系统的运行流程如下：

a,t1 时刻，Task0 开始执行，它运行到 t2 时刻挂起自己；

b,t2 时刻，系统调度处于就绪状态的优先级最高任务 Task1 执行，它在 t3 时刻唤醒Task0，后者由于优先级较高而抢占 CPU；

c,Task0 执行到 t4 时刻又挂起自己，内核调度 Task1 执行；

d,Task1 运行至 t5 时刻再度唤醒 Task0；

e,……

第二部分：任务描述

一个任务通常是一个无限的循环 ，由于任务的执行是由操作系统内核调度的，因此任务是绝不会返回的，其返回参数必须定义成 void。在μC/OS-Ⅱ中，当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态，当前任务的 CPU 使用权就会被抢占，高优先级任务会立刻得到 CPU 的控制权（在系统允许调度和任务切换的前提下）。μC/OS-Ⅱ可以管理多达 64 个任务，但目前版本的μC/OS-Ⅱ有两个任务已经被系统占用了（即空闲任务和统计任务）。必须给每个任务赋以不同的优先级，任务的优先级号就是任务编号（ID），优先级可以从 0 到 OS_LOWEST_PR10-2。优先级号越低，任务的优先级越高。μC/OS-Ⅱ总是运行进入就绪态的优先级最高的任务。

第三部分：函数说明

系统启动后，经历一系列的初始化过程，进入 main()函数，这是我们编写实现应用程序的起点。首先需要在 main()函数里创建起始任务 TaskStart：

OSTaskCreate(TaskStart, (void *)0, &TaskStartStk[TASK_STK_SIZE - 1], 4);

TaskStart 任务负责安装操作系统的时钟中断服务例程、初始化操作系统时钟，并创建所有的应用任务。TaskStart 任务完成创建任务后将自己挂起，操作系统将调度当前优先级最高的应用任务Task0 运行。

OSTaskCreate（）建立一个新任务。任务的建立可以在多任务环境启动之前，也可以在正在运行的任务中建立。中断处理程序中不能建立任务。一个任务必须为无限循环结构，且不能有返回点。

函数原型为：INT8U OSTaskCreate( void (*task)(void *pd),void *pdata,OS_STK *ptos,INT8U prio);

OSTaskSuspend （）无条件挂起一个任务。调用此函数的任务也可以传递参数OS_PRIO_SELF，挂起调用任务本身。当前任务挂起后，只有其他任务才能唤醒。任务挂起后，系统会重新进行任务调度，运行下一个优先级最高的就绪任务。唤醒挂起任务需要调用函数 OSTaskResume （）。任务的挂起是可以叠加到其他操作上的。例如，任务被挂起时正在进行延时操作，那么任务的唤醒就需要两个条件：延时的结束以及其他任务的唤醒操作。又如，任务被挂起时正在等待信号量，当任务从信号量的等待对列中清除后也不能立即运行，而必须等到被唤醒后。

函数原型：INT8U OSTaskSuspend ( INT8U prio);

OSTaskResume（）唤醒一个用OSTaskSuspend（）函数挂起的任务。OSTaskResume（）也是唯一能“解挂”挂起任务的函数。

三、实验内容

程序启动具有三个不同优先级的任务：Task0，Task1，Task2，完成任务的挂起和被唤醒的系列动作。优先级分别为5,6（学号）,7。Task0优先级最高。

 

在本次实验中，可以分为三种情况进行：

第一种情况：Task0不进行延时

输出效果为：

结果：Task0，Task1，Task2交替运行。

第三种情况：Task0进行延时300

   输出效果为：

   结果：Task1先运行，然后Task2运行，接着才是Task0，且Task0运行两次

因为300=150+150。从而造成了类似于优先级反转的现象，但又不是优先级反转。

   第三种情况：Task0进行延时350

输出效果为：

结果：Task1先运行，然后Task2运行，接着便按照Task0，Task1，Task2的顺序循环下去。因为300>150+150。从而在系统刚运行时，造成了类似于优先级反转的现象，但又不是优先级反转。

四、实验总结

在进行试验时，应该注重一下程序中使用的函数以及函数的参数、返回值。这样便于理解程序，达到试验效果。比如： 在程序中 OSTaskSuspend（）和 OSTaskResume  （）应该成对使用。用    OSTaskSuspend（）挂起的任务只能用 OSTaskResume  （）来唤醒。另外，在本次实验中，还尝试修改Task0的延时时间，观察会出现什么效果。