【μc/OS内核分析】 任务管理

μc/OS 任务管理

2.1 任务管理数据结构

任务控制块、任务空闲链表和任务就绪链表、任务优先级指针表、任务堆栈等。

2.1.1 任务控制块

OSTCB结构体包含了任务控制信息。

typedef struct os_tcb {
   
   
    OS_STK          *OSTCBStkPtr;           /* Pointer to current top of stack                         */

#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN > 0u
    void            *OSTCBExtPtr;           /* Pointer to user definable data for TCB extension        */
    OS_STK          *OSTCBStkBottom;        /* Pointer to bottom of stack                              */
    INT32U           OSTCBStkSize;          /* Size of task stack (in number of stack elements)        */
    INT16U           OSTCBOpt;              /* Task options as passed by OSTaskCreateExt()             */
    INT16U           OSTCBId;               /* Task ID (0..65535)                                      */
#endif

    struct os_tcb   *OSTCBNext;             /* Pointer to next     TCB in the TCB list                 */
    struct os_tcb   *OSTCBPrev;             /* Pointer to previous TCB in the TCB list                 */

#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN > 0u
#if defined(OS_TLS_TBL_SIZE) && (OS_TLS_TBL_SIZE > 0u)
    OS_TLS           OSTCBTLSTbl[OS_TLS_TBL_SIZE];
#endif
#endif

#if (OS_EVENT_EN)
    OS_EVENT        *OSTCBEventPtr;         /* Pointer to          event control block                 */
#endif

#if (OS_EVENT_EN) && (OS_EVENT_MULTI_EN > 0u)
    OS_EVENT       **OSTCBEventMultiPtr;    /* Pointer to multiple event control blocks                */
#endif

#if ((OS_Q_EN > 0u) && (OS_MAX_QS > 0u)) || (OS_MBOX_EN > 0u)
    void            *OSTCBMsg;              /* Message received from OSMboxPost() or OSQPost()         */
#endif

#if (OS_FLAG_EN > 0u) && (OS_MAX_FLAGS > 0u)
#if OS_TASK_DEL_EN > 0u
    OS_FLAG_NODE    *OSTCBFlagNode;         /* Pointer to event flag node                              */
#endif
    OS_FLAGS         OSTCBFlagsRdy;         /* Event flags that made task ready to run                 */
#endif

    INT32U           OSTCBDly;              /* Nbr ticks to delay task or, timeout waiting for event   */
    INT8U            OSTCBStat;             /* Task      status                                        */
    INT8U            OSTCBStatPend;         /* Task PEND status                                        */
    INT8U            OSTCBPrio;             /* Task priority (0 == highest)                            */

    INT8U            OSTCBX;                /* Bit position in group  corresponding to task priority   */
    INT8U            OSTCBY;                /* Index into ready table corresponding to task priority   */
    OS_PRIO          OSTCBBitX;             /* Bit mask to access bit position in ready table          */
    OS_PRIO          OSTCBBitY;             /* Bit mask to access bit position in ready group          */

#if OS_TASK_DEL_EN > 0u
    INT8U            OSTCBDelReq;           /* Indicates whether a task needs to delete itself         */
#endif

#if OS_TASK_PROFILE_EN > 0u
    INT32U           OSTCBCtxSwCtr;         /* Number of time the task was switched in                 */
    INT32U           OSTCBCyclesTot;        /* Total number of clock cycles the task has been running  */
    INT32U           OSTCBCyclesStart;      /* Snapshot of cycle counter at start of task resumption   */
    OS_STK          *OSTCBStkBase;          /* Pointer to the beginning of the task stack              */
    INT32U           OSTCBStkUsed;          /* Number of bytes used from the stack                     */
#endif

#if OS_TASK_NAME_EN > 0u
    INT8U           *OSTCBTaskName;
#endif

#if OS_TASK_REG_TBL_SIZE > 0u
    INT32U           OSTCBRegTbl[OS_TASK_REG_TBL_SIZE];
#endif
} OS_TCB;

OSTCBPrio，每个任务有唯一的优先级，用户任务的优先级为0~61,62和63倍统计任务和空闲任务占用。

μc/OS是以结构体数组的形式生成任务控制块的实体。

OS_TCB OSTCBTbl[OS_MAX_TASKS + OS_N_SYS_TASKS];

结构体数组OSTCBTbl中元素的个数为最大用户数量+系统任务数。

2.1.2 空闲链表和就绪链表

μc/OS将任务控制块分成两个链表来管理，即空闲任务链表和就绪任务链表。所谓空闲任务控制块，是指未分配给某个任务的任务控制块，创建一个新任务的前提就是系统中有这样的空闲任务块。就绪链表则是将所有的就绪任务栓在一起，如果有新的任务就绪，就要将其任务控制块从空闲链表中取出，加入到就绪链表中。

OS_TCB *OSTCBFreeList;  //空闲链表
OS_TCB *OSTCBList;      //就绪链表

OSTCBTbl中的任务控制块为空闲链表和就绪链表的节点元素，其中的prev、next指针指向其在OSTCBFreeList或OSTCBList中的下一个或者前一个节点。当创建一个任务的时候，就在空闲链表中remove一个元素，然后为其赋值，再将该元素插入就绪链表。将一个TCB从空闲链表插入到就绪链表时，是从OSTCBFreeList的表头取出一个元素，插入OSTCBList的表头。即，OSTCBFreeList永远指向空闲链表的表头，OSTCBList永远指向就绪链表的表头。

2.1.3 任务优先级指针表

即任务优先级指针数组，用来获某优先级的任务的任务控制块地址。

OS_TCB *OSTCBPrioTbl[OS_LOWEST_PRIO + 1]

任务优先级指针数组的元素为指向OS_TCB的指针。可以快速地根据优先级访问对应任务控制块的内容。

2.1.4 任务堆栈

为了满足任务切换或者响应中断时保存CPU寄存器的内容，以及存储任务私有数据的需要，每个任务都有自己的堆栈。

#define TASK_STK_SIZE 512
typedef unsigned int  OS_STK;
OS_STK TaskStk[OS_MAX_TASKS][TASK_STK_SIZE];

TaskStk中的元素类型为OS_STK，在32位PC系统中为32位无符号数。这里定义了最多用户任务数个用户堆栈，每个用户堆栈的大小为TASK_STK_SIZE。统计任务和空闲任务的堆栈是单独定义的，分别是OSTaskStatStk和OSTaskIdleStk。它们作为全局变量定义在ucos_ii.h中。任务堆栈可以由用户自己定义。

OS_EXT  OS_STK            OSTaskStatStk[OS_TASK_STAT_STK_SIZE]