建立一个属于自己的avr操作系统（转来的）

automation

建立一个属于自己的avr操作系统（转来的） [复制链接]

序

                                    序
自从03年以来，对单片机的RTOS的学习和应用的热潮可谓一浪高过一浪.03年，在离开校园前的，非典的那几个月，在华师的后门那里买了本邵贝贝的《UCOSII》，通读了几次，没有实验器材，也不了了之。
大家都可以看到杨屹写的关于UCOSII在51上的移植，于是掀起了51上的RTOS的热潮。
再后来，陈明计先生推出的small rots，展示了一个用在51上的微内核，足以在52上进行任务调度。
前段时间，在ouravr上面开有专门关于AVR的Rtos的专栏，并且不少的兄弟把自己的作品拿出来，着实开了不少眼界。这时，我重新回顾了使用单片机的经历，觉得很有必要，从根本上对单片机的RTOS的知识进行整理，于是，我开始了编写一个用在AVR单片机的RTOS。

当时，我所有的知识和资源有：
Proteus6.7       可以用来模拟仿真avr系列的单片机
WinAVR v2.0.5.48  基于GCC AVR的编译环境，好处在于可以在C语言中插入asm的语句
mega8  1K的ram有8K的rom,是开发8位的RTOS的一个理想的器件，并且我对它也比较熟悉。

写UCOS的Jean J.Labrosse在他的书上有这样一句话，“渐渐地，我自然会想到，写个实时内核直有那么难吗？不就是不断地保存，恢复CPU的那些寄存器嘛。”

好了，当这一切准备好后，我们就可以开始我们的Rtos for mega8的实验之旅了。

本文列出的例子，全部完整可用。只需要一个文件就可以编译了。我相信，只要适当可用，最简单的就是最好的，这样可以排除一些不必要的干扰，让大家专注到每一个过程的学习。

第一篇：函数的运行

                              第一篇：函数的运行

在一般的单片机系统中，是以前后台的方式(大循环+中断)来处理数据和作出反应的。
例子如下:

makefile的设定:运行WinAvr中的Mfile，设定如下
MCU Type: mega8
Optimization level: s
Debug format :AVR-COFF
C/C++ source file: 选译要编译的C文件

#include
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8); } } int main(void) { fun1(); } 首先，提出一个问题：如果要调用一个函数，真是只能以上面的方式进行吗？相信学习过C语言的各位会回答，No!我们还有一种方式，就是“用函数指针变量调用函数”，如果大家都和我一样，当初的教科书是谭浩强先生的《C程序设计》的话，请找回书的第9.5节。例子：用函数指针变量调用函数 #include
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8); } } void (*pfun)(); //指向函数的指针 int main(void) { pfun=fun1; // (*pfun)(); //运行指针所指向的函数 } 第二种，是“把指向函数的指针变量作函数参数” #include
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8); } } void RunFun(void (*pfun)()) //获得了要传递的函数的地址 { (*pfun)(); //在RunFun中，运行指针所指向的函数 } int main(void) { RunFun(fun1); //将函数的指针作为变量传递 } 看到上面的两种方式，很多人可能会说，“这的确不错”，但是这样与我们想要的RTOS，有什么关系呢？各位请细心向下看。以下是GCC对上面的代码的编译的情况：对main()中的RunFun(fun1); 的编译如下 ldi r24,lo8(pm(fun1)) ldi r25,hi8(pm(fun1)) rcall RunFun 对void RunFun(void (*pfun)())的编译如下 /*void RunFun(void (*pfun)())*/ /*(*pfun)();*/ .LM6: movw r30,r24 icall ret 在调用void RunFun(void (*pfun)())的时候，的确可以把fun1的地址通过r24和r25传递给RunFun()。但是，RTOS如何才能有效地利用函数的地址呢？

mxdaiyi

学习了！学习了！

automation

第二篇：人工堆栈

在单片机的指令集中，一类指令是专门与堆栈和PC指针打道的，它们是
rcall 相对调用子程序指令
icall 间接调用子程序指令
ret    子程序返回指令
reti 中断返回指令

对于ret和reti，它们都可以将堆栈栈顶的两个字节被弹出来送入程序计数器PC中，一般用来从子程序或中断中退出。其中reti还可以在退出中断时，重开全局中断使能。
有了这个基础，就可以建立我们的人工堆栈了。
例：
#include
void fun1(void)
{
  unsigned char i=0;
  while(1)
  {
PORTB=i++;
PORTC=0x01<<(i%8);
  }
}

unsigned char Stack[100]; //建立一个100字节的人工堆栈

void RunFunInNewStack(void (*pfun)(),unsigned char *pStack)
{
  *pStack--=(unsigned int)pfun>>8; //将函数的地址高位压入堆栈，
  *pStack--=(unsigned int)pfun;       //将函数的地址低位压入堆栈，
  SP=pStack;                         //将堆栈指针指向人工堆栈的栈顶
  __asm__ __volatile__("RET
\t"); //返回并开中断,开始运行fun1()

}

int main(void)
{
RunFunInNewStack(fun1,&Stack[99]);
}
   RunFunInNewStack(),将指向函数的指针的值保存到一个unsigned  char的数组Stack中，作为人工堆栈。并且将栈顶的数值传递组堆栈指针SP,因此当用"ret"返回时，从SP中恢复到PC中的值，就变为了指向fun1()的地址，开始运行fun1().

上面例子中在RunFunInNewStack()的最后一句嵌入了汇编代码 "ret",实际上是可以去除的。因为在RunFunInNewStack()返回时，编译器已经会加上"ret"。我特意写出来，是为了让大家看到用"ret"作为返回后运行fun1()的过程。



第三篇：GCC中对寄存器的分配与使用

在很多用于AVR的RTOS中，都会有任务调度时，插入以下的语句：

入栈：
__asm__ __volatile__("PUSH R0
\t");
__asm__ __volatile__("PUSH R1
\t");
......
__asm__ __volatile__("PUSH R31
\t");

出栈
__asm__ __volatile__("POP  R31
\t");
......
__asm__ __volatile__("POP  R1
\t");
__asm__ __volatile__("POP  R0
\t");

通常大家都会认为，在任务调度开始时，当然要将所有的通用寄存器都保存，并且还应该保存程序状态寄存器SREG。然后再根据相反的次序，将新任务的寄存器的内容恢复。

但是，事实真的是这样吗？如果大家看过陈明计先生写的small rots51,就会发现，它所保存的通用寄存器不过是4组通用寄存器中的1组。

在Win AVR中的帮助文件 avr-libc Manual中的Related Pages中的Frequently Asked Questions,其实有一个问题是"What registers are used by the C compiler?"  回答了编译器所需要占用的寄存器。一般情况下，编译器会先用到以下寄存器
1 Call-used registers (r18-r27, r30-r31): 调用函数时作为参数传递，也就是用得最多的寄存器。

2 Call-saved registers (r2-r17, r28-r29): 调用函数时作为结果传递,当中的r28和r29可能会被作为指向堆栈上的变量的指针。

3 Fixed registers (r0, r1): 固定作用。r0用于存放临时数据，r1用于存放0。


还有另一个问题是"How to permanently bind a variable to a register?",是将变量绑定到通用寄存器的方法。而且我发现，如果将某个寄存器定义为变量，编译器就会不将该寄存器分配作其它用途。这对RTOS是很重要的。

在"Inline Asm"中的"C Names Used in Assembler Code"明确表示,如果将太多的通用寄存器定义为变量，刚在编译的过程中，被定义的变量依然可能被编译器占用。

大家可以比较以下两个例子，看看编译器产生的代码：(在*.lst文件中)

第一个例子：没有定义通用寄存器为变量

#include

unsigned char add(unsigned char b,unsigned char c,unsigned char d)
{
return b+c*d;
}

int main(void)
{
  unsigned char a=0;
  while(1)
  {
a++;
PORTB=add(a,a,a);
  }
}

在本例中，"add(a,a,a);"被编译如下:
mov r20,r28
mov r22,r28
mov r24,r28
rcall add

第二个例子：定义通用寄存器为变量

#include

unsigned char add(unsigned char b,unsigned char c,unsigned char d)
{
return b+c*d;
}

register unsigned char a asm("r20");  //将r20定义为变量a

int main(void)
{

while(1)
{
   a++;
      PORTB=add(a,a,a);
}
}

在本例中，"add(a,a,a);"被编译如下:
mov r22,r20
mov r24,r20
rcall add

当然，在上面两个例子中，有部份代码被编译器优化了。

通过反复测试，发现编译器一般使用如下寄存器:
第1类寄存器，第2类寄存器的r28,r29,第3类寄存器

如在中断函数中有调用基它函数，刚会在进入中断后，固定地将第1类寄存器和第3类寄存器入栈，在退出中断又将它们出栈。

automation

第四篇：只有延时服务的协作式的内核

                                    Cooperative Multitasking
前后台系统，协作式内核系统，与占先式内核系统，有什么不同呢？
记得看过这样的比喻,“你(小工)在用厕所，经理在外面排第一，老板在外面排第二。如果是前后台，不管是谁，都必须按排队的次序使用厕所；如果是协作式，那么可以等你用完厕所，老板就要比经理先进入；如果是占先式，只要有更高级的人在外面等，那么厕所里无论是谁，都要第一时间让出来，让最高级别的人先用。”

#include
#include
#include
unsigned char Stack[200];

register unsigned char OSRdyTbl       asm("r2"); //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在运行的任务

#define OS_TASKS 3                   //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock          //任务控制块
{
  unsigned int OSTaskStackTop;  //保存任务的堆栈顶
  unsigned int OSWaitTick;    //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
register unsigned char tempR4  asm("r4");
register unsigned char tempR5  asm("r5");
register unsigned char tempR6  asm("r6");
register unsigned char tempR7  asm("r7");
register unsigned char tempR8  asm("r8");
register unsigned char tempR9  asm("r9");
register unsigned char tempR10 asm("r10");
register unsigned char tempR11 asm("r11");
register unsigned char tempR12 asm("r12");
register unsigned char tempR13 asm("r13");
register unsigned char tempR14 asm("r14");
register unsigned char tempR15 asm("r15");
register unsigned char tempR16 asm("r16");
register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
  unsigned char i;
  *Stack--=(unsigned int)Task>>8; //将任务的地址高位压入堆栈，
  *Stack--=(unsigned int)Task;       //将任务的地址低位压入堆栈，

  *Stack--=0x00;                   //R1 __zero_reg__
  *Stack--=0x00;                   //R0 __tmp_reg__
  *Stack--=0x80;                                     //SREG 在任务中，开启全局中断
  for(i=0;i<14;i++) //在 avr-libc 中的 FAQ中的 What registers are used by the C compiler? *Stack--=i; //描述了寄存器的作用 TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中 OSRdyTbl|=0x01<.OSWaitTick)
{
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)    //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<

automation

第五篇：完善的协作式的内核

现在为上面的协作式内核添加一些OS中所必须的服务：
1  挂起和重新运行任务
2  信号量(在必要时候，可以扩展成邮箱和信息队列)
3  延时

#include
#include
#include
unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl       asm("r2"); //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在运行的任务

#define OS_TASKS 3                   //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock
{
  unsigned int OSTaskStackTop;  //保存任务的堆栈顶
  unsigned int OSWaitTick;    //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
register unsigned char tempR4  asm("r4");
register unsigned char tempR5  asm("r5");
register unsigned char tempR6  asm("r6");
register unsigned char tempR7  asm("r7");
register unsigned char tempR8  asm("r8");
register unsigned char tempR9  asm("r9");
register unsigned char tempR10 asm("r10");
register unsigned char tempR11 asm("r11");
register unsigned char tempR12 asm("r12");
register unsigned char tempR13 asm("r13");
register unsigned char tempR14 asm("r14");
register unsigned char tempR15 asm("r15");
register unsigned char tempR16 asm("r16");
register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
  unsigned char i;
  *Stack--=(unsigned int)Task>>8; //将任务的地址高位压入堆栈，
  *Stack--=(unsigned int)Task;       //将任务的地址低位压入堆栈，

  *Stack--=0x00;                   //R1 __zero_reg__
  *Stack--=0x00;                   //R0 __tmp_reg__
  *Stack--=0x80;

//SREG 在任务中，开启全局中断
  for(i=0;i<14;i++) //在 avr-libc 中的 FAQ中的 What registers are used by the C compiler?
*Stack--=i;                   //描述了寄存器的作用
  TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中
  OSRdyTbl|=0x01< }

//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始
void OSStartTask()
{
  OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
  SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
  __asm__ __volatile__( "reti"    "
\t"  );
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{
//  根据中断时保存寄存器的次序入栈，模拟一次中断后，入栈的情况
  __asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__
\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t");  //R0
  __asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__
\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__
\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R31
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R28
\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29
\t");  //入栈完成

  TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;          //将正在运行的任务的堆栈底保存

  unsigned char OSNextTaskID;                            //在现有堆栈上开设新的空间
  for (OSNextTaskID = 0;                               //进行任务调度
OSNextTaskID < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01< OSNextTaskID++);
OSTaskRunningPrio = OSNextTaskID ;

  cli();  //保护堆栈转换
  SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;
  sei();

//根据中断时的出栈次序
  __asm__ __volatile__("POP  R29
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R28
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R31
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R30
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R27
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R26
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R25
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R24
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R23
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R22
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R21
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R20
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R19
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__
\t");    //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__
\t");    //
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__
\t");    //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__
\t");    //R1 出栈
  //中断时出栈完成
}

////////////////////////////////////////////任务处理
//挂起任务
void OSTaskSuspend(unsigned char prio)
{
  TCB[prio].OSWaitTick=0;
  OSRdyTbl &= ~(0x01<   if(OSTaskRunningPrio==prio)  //当要挂起的任务为当前任务
OSSched();             //从新调度
}

//恢复任务可以让被OSTaskSuspend或 OSTimeDly暂停的任务恢复
void OSTaskResume(unsigned char prio)
{
  OSRdyTbl |= 0x01< TCB[prio].OSWaitTick=0;       //将时间计时设为0,到时
  if(OSTaskRunningPrio>prio) //当要当前任务的优先级低于重置位的任务的优先级
OSSched();             //从新调度             //从新调度
}

// 任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
  if(ticks)                            //当延时有效
  {
OSRdyTbl &= ~(0x01< TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched();                         //从新调度
  }
}

//信号量
struct SemBlk
{
  unsigned char OSEventType;    //型号 0,信号量独占型；1信号量共享型
  unsigned char OSEventState; //状态 0,不可用;1,可用
  unsigned char OSTaskPendTbl; //等待信号量的任务列表
} Sem[10];

//初始化信号量
void OSSemCreat(unsigned char Index,unsigned char Type)
{
  Sem[Index].OSEventType=Type;  //型号 0,信号量独占型；1信号量共享型
  Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;
  Sem[Index].OSEventState=0;
}

//任务等待信号量,挂起
unsigned char OSTaskSemPend(unsigned char Index,unsigned int Timeout)
{

  //unsigned char i=0;
  if(Sem[Index].OSEventState)             //信号量有效
  {
if(Sem[Index].OSEventType==0)       //如果为独占型
Sem[Index].OSEventState = 0x00;    //信号量被独占，不可用
  }
  else
  {                                        //加入信号的任务等待表
Sem[Index].OSTaskPendTbl |= 0x01< OSRdyTbl &= ~(0x01< TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=Timeout; //如延时为0，刚无限等待
OSSched(); //从新调度
if(TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick==0) return 0;
  }
  return 1;
}

//发送一个信号量，可以从任务或中断发送
void OSSemPost(unsigned char Index)
{
if(Sem[Index].OSEventType)             //当要求的信号量是共享型
  {
Sem[Index].OSEventState=0x01;          //使信号量有效
OSRdyTbl |=Sem [Index].OSTaskPendTbl; //使在等待该信号的所有任务就绪
Sem[Index].OSTaskPendTbl=0;          //清空所有等待该信号的等待任务
  }
  else                                     //当要求的信号量为独占型
  {
unsigned char i;
for (i = 0; i < OS_TASKS && !(Sem[Index].OSTaskPendTbl & (0x01< if(i < OS_TASKS)                      //如果有任务需要
{
   Sem[Index].OSTaskPendTbl &= ~(0x01<    OSRdyTbl |= 0x01< }
else
{
   Sem[Index].OSEventState =1;       //使信号量有效
}
  }
}

//从任务发送一个信号量，并进行调度
void OSTaskSemPost(unsigned char Index)
{
  OSSemPost(Index);
  OSSched();
}

//清除一个信号量,只对共享型的有用。
//对于独占型的信号量，在任务占用后，就交得不可以用了。

void OSSemClean(unsigned char Index)
{
  Sem[Index].OSEventState =0;       //要求的信号量无效
}

void TCN0Init(void) // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<   TIMSK |= (1<   TCNT0 = 100;       // 置计数起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
  unsigned char i;
  for(i=0;i   {
if(TCB.OSWaitTick)
{
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)    //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<    }
}
  }
  TCNT0=100;
}

void Task0()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTB=j++;
OSTaskSuspend(1); //挂起任务1
OSTaskSemPost(0);
OSTimeDly(50);
OSTaskResume(1);    //恢复任务1
OSSemClean(0);
OSTimeDly(50);
  }
}

void Task1()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTC=j++;
OSTimeDly(5);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
   OSTaskSemPend(0,10);
PORTD=j++;
OSTimeDly(5);
  }
}

void TaskScheduler()
{
  while(1)
  {
   OSSched();    //反复进行调度
  }
}

int main(void)
{
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  OSSemCreat(0,1);  //将信号量设为共享型
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

automation

第六篇:时间片轮番调度法的内核

                              Round-Robin Sheduling

时间片轮调法是非常有趣的。本篇中的例子，建立了3个任务，任务没有优先级，在时间中断的调度下，每个任务都轮流运行相同的时间。如果在内核中没有加入其它服务，感觉上就好像是有三个大循环在同时运行。

本例只是提供了一个用时间中断进行调度的内核，大家可以根据自己的需要，添加相应的服务。
要注意到:
1,由于在时间中断内调用了任务切换函数，因为在进入中断时，已经将一系列的寄存器入栈。
2,在中断内进行调度，是直接通过"RJMP Int_OSSched"进入任务切换和调度的，这是GCC AVR的一个特点，为用C编写内核提供了极大的方便。
3,在阅读代码的同时，请对照阅读编译器产生的 *.lst文件，会对你理解例子有很大的帮助。

#include
#include
#include
unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl       asm("r2"); //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在运行的任务

#define OS_TASKS 3                   //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock
{
  unsigned int OSTaskStackTop;  //保存任务的堆栈顶
  unsigned int OSWaitTick;    //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
register unsigned char tempR4  asm("r4");
register unsigned char tempR5  asm("r5");
register unsigned char tempR6  asm("r6");
register unsigned char tempR7  asm("r7");
register unsigned char tempR8  asm("r8");
register unsigned char tempR9  asm("r9");
register unsigned char tempR10 asm("r10");
register unsigned char tempR11 asm("r11");
register unsigned char tempR12 asm("r12");
register unsigned char tempR13 asm("r13");
register unsigned char tempR14 asm("r14");
register unsigned char tempR15 asm("r15");
register unsigned char tempR16 asm("r16");
register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
  unsigned char i;
  *Stack--=(unsigned int)Task>>8; //将任务的地址高位压入堆栈，
  *Stack--=(unsigned int)Task;       //将任务的地址低位压入堆栈，

  *Stack--=0x00;                   //R1 __zero_reg__
  *Stack--=0x00;                   //R0 __tmp_reg__
  *Stack--=0x80;

//SREG 在任务中，开启全局中断
  for(i=0;i<14;i++) //在 avr-libc 中的 FAQ中的 What registers are used by the C compiler?
*Stack--=i;                   //描述了寄存器的作用
  TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中
  OSRdyTbl|=0x01< }

//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始
void OSStartTask()
{
  OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
  SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
  __asm__ __volatile__( "reti"    "
\t"  );
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{
//  根据中断时保存寄存器的次序入栈，模拟一次中断后，入栈的情况
  __asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__
\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t");  //R0
  __asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__
\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__
\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R31
\t");

  __asm__ __volatile__("Int_OSSched:
\t");  //当中断要求调度，直接进入这里
  __asm__ __volatile__("PUSH R28
\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29
\t");  //入栈完成

  TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;          //将正在运行的任务的堆栈底保存

  if(++OSTaskRunningPrio>=OS_TASKS) //轮流运行各个任务，没有优先级
   OSTaskRunningPrio=0;

  //cli();  //保护堆栈转换
  SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;
  //sei();

//根据中断时的出栈次序
  __asm__ __volatile__("POP  R29
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R28
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R31
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R30
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R27
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R26
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R25
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R24
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R23
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R22
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R21
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R20
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R19
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__
\t");    //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__
\t");    //
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__
\t");    //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__
\t");    //R1 出栈
  __asm__ __volatile__("RETI
\t");    //返回并开中断
  //中断时出栈完成
}

void IntSwitch(void)
{
  __asm__ __volatile__("POP  R31
\t");  //去除因调用子程序而入栈的PC
  __asm__ __volatile__("POP  R31
\t");
  __asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched
\t");  //重新调度
}

void TCN0Init(void) // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<   TIMSK |= (1<   TCNT0 = 100;       // 置计数起始值
}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
  TCNT0=100;
  IntSwitch();       //任务调度
}

void Task0()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTB=j++;
//OSTimeDly(50);
  }
}

void Task1()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTC=j++;
//OSTimeDly(5);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTD=j++;
//OSTimeDly(5);
  }
}

void TaskScheduler()
{
  while(1)
  {
   OSSched();    //反复进行调度
  }
}

int main(void)
{
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

automation

第七篇:占先式内核(只带延时服务)

                                       Preemptive Multitasking
当大家理解时间片轮番调度法的任务调度方式后，占先式的内核的原理，已经伸手可及了。
先想想，占先式内核是在什么地方实现任务调度的呢？对了，它在可以在任务中进行调度，这个在协作式的内核中已经做到了；同时，它也可以在中断结束后进行调度，这个问题，已经在时间片轮番调度法中已经做到了。

由于中断是可以嵌套的，只有当各层嵌套中要求调度，并且中断嵌套返回到最初进入的中断的那一层时，才能进行任务调度。

#include
#include
#include
unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl       asm("r2"); //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在运行的任务
register unsigned char IntNum          asm("r4");  //中断嵌套计数器
//只有当中断嵌套数为0，并且有中断要求时，才能在退出中断时，进行任务调度
register unsigned char OSCoreState    asm("r16"); // 系统核心标志位 ,R16 编译器没有使用
//只有大于R15的寄存器才能直接赋值例LDI R16,0x01
//0x01 正在任务切换  0x02 有中断要求切换

#define OS_TASKS 3                   //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock
{
  unsigned int OSTaskStackTop;  //保存任务的堆栈顶
  unsigned int OSWaitTick;    //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
//register unsigned char tempR4  asm("r4");
register unsigned char tempR5  asm("r5");
register unsigned char tempR6  asm("r6");
register unsigned char tempR7  asm("r7");
register unsigned char tempR8  asm("r8");
register unsigned char tempR9  asm("r9");
register unsigned char tempR10 asm("r10");
register unsigned char tempR11 asm("r11");
register unsigned char tempR12 asm("r12");
register unsigned char tempR13 asm("r13");
register unsigned char tempR14 asm("r14");
register unsigned char tempR15 asm("r15");
//register unsigned char tempR16 asm("r16");
register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
  unsigned char i;
  *Stack--=(unsigned int)Task>>8; //将任务的地址高位压入堆栈，
  *Stack--=(unsigned int)Task;       //将任务的地址低位压入堆栈，

  *Stack--=0x00;                   //R1 __zero_reg__
  *Stack--=0x00;                   //R0 __tmp_reg__
  *Stack--=0x80;

//SREG 在任务中，开启全局中断
  for(i=0;i<14;i++) //在 avr-libc 中的 FAQ中的 What registers are used by the C compiler?
*Stack--=i;                   //描述了寄存器的作用
  TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中
  OSRdyTbl|=0x01< }

//开始任务调度,从最低优先级的任务的开始
void OSStartTask()
{
  OSTaskRunningPrio=OS_TASKS;
  SP=TCB[OS_TASKS].OSTaskStackTop+17;
  __asm__ __volatile__( "reti"    "
\t"  );
}

//进行任务调度
void OSSched(void)
{

  __asm__ __volatile__("LDI  R16,0x01
\t");
  //清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位
  __asm__ __volatile__("SEI
\t");
  //开中断,因为如果因中断在任务调度中进行,要重新进行调度时，已经关中断
  //根据中断时保存寄存器的次序入栈，模拟一次中断后，入栈的情况
  __asm__ __volatile__("PUSH __zero_reg__
\t");  //R1
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t");  //R0
  __asm__ __volatile__("IN __tmp_reg__,__SREG__
\t");  //保存状态寄存器SREG
  __asm__ __volatile__("PUSH __tmp_reg__
\t");
  __asm__ __volatile__("CLR  __zero_reg__
\t");  //R0重新清零
  __asm__ __volatile__("PUSH R18
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R19
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R20
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R21
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R22
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R23
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R24
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R25
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R26
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R27
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R30
\t");
  __asm__ __volatile__("PUSH R31
\t");

  __asm__ __volatile__("Int_OSSched:
\t");  //当中断要求调度，直接进入这里
  __asm__ __volatile__("SEI
\t");
//开中断,因为如果因中断在任务调度中进行，已经关中断
  __asm__ __volatile__("PUSH R28
\t");  //R28与R29用于建立在堆栈上的指针
  __asm__ __volatile__("PUSH R29
\t");  //入栈完成

  TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop=SP;          //将正在运行的任务的堆栈底保存

  unsigned char OSNextTaskPrio;                         //在现有堆栈上开设新的空间
  for (OSNextTaskPrio = 0;                               //进行任务调度
OSNextTaskPrio < OS_TASKS && !(OSRdyTbl & (0x01< OSNextTaskPrio++);
OSTaskRunningPrio = OSNextTaskPrio ;

  cli();  //保护堆栈转换
  SP=TCB[OSTaskRunningPrio].OSTaskStackTop;
  sei();

  //根据中断时的出栈次序
  __asm__ __volatile__("POP  R29
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R28
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R31
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R30
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R27
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R26
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R25
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R24
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R23
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R22
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R21
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R20
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R19
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  R18
\t");
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__
\t");    //SERG 出栈并恢复
  __asm__ __volatile__("OUT  __SREG__,__tmp_reg__
\t");    //
  __asm__ __volatile__("POP  __tmp_reg__
\t");    //R0 出栈
  __asm__ __volatile__("POP  __zero_reg__
\t");    //R1 出栈
  //中断时出栈完成
  __asm__ __volatile__("CLI
\t");  //关中断
  __asm__ __volatile__("SBRC R16,1
\t");  //SBRC当寄存器位为0刚跳过下一条指令
  //检查是在调度时，是否有中断要求任务调度 0x02是中断要求调度的标志位
  __asm__ __volatile__("RJMP OSSched
\t");  //重新调度
  __asm__ __volatile__("LDI  R16,0x00
\t");
  //清除中断要求任务切换的标志位,清除正在任务切换标志位
  __asm__ __volatile__("RETI
\t");    //返回并开中断
}

//从中断退出并进行调度
void IntSwitch(void)
{
  //当中断无嵌套，并且没有在切换任务的过程中，直接进行任务切换
  if(OSCoreState == 0x02 && IntNum==0)
  {
//进入中断时，已经保存了SREG和R0,R1,R18~R27,R30,R31
__asm__ __volatile__("POP  R31
\t");  //去除因调用子程序而入栈的PC
__asm__ __volatile__("POP  R31
\t");
__asm__ __volatile__("LDI  R16,0x01
\t");
//清除中断要求任务切换的标志位,设置正在任务切换标志位
__asm__ __volatile__("RJMP Int_OSSched
\t");  //重新调度
  }
}

// 任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
  if(ticks)                            //当延时有效
  {
OSRdyTbl &= ~(0x01< TCB[OSTaskRunningPrio].OSWaitTick=ticks;
OSSched();                         //从新调度
  }
}

void TCN0Init(void) // 计时器0
{
  TCCR0 = 0;
  TCCR0 |= (1<   TIMSK |= (1<   TCNT0 = 100;       // 置计数起始值

}

SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
  IntNum++;    //中断嵌套+1
  sei();  //在中断中，重开中断

  unsigned char i,j=0;
  for(i=0;i   {
if(TCB.OSWaitTick)
{
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)       //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<       OSCoreState|=0x02;             //要求任务切换的标志位
   }
}
  }
  TCNT0=100;
  cli();
  IntNum--;             //中断嵌套-1
  IntSwitch();       //进行任务调度
}

void Task0()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTB=j++;
OSTimeDly(50);
  }
}

void Task1()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTC=j++;
OSTimeDly(20);
  }
}

void Task2()
{
  unsigned int j=0;
  while(1)
  {
PORTD=j++;
OSTimeDly(5);
  }
}

void TaskScheduler()
{
  OSSched();
  while(1)
  {
   //OSSched();    //反复进行调度
  }
}

int main(void)
{
  TCN0Init();
  OSRdyTbl=0;
  IntNum=0;
  OSTaskCreate(Task0,&Stack[99],0);
  OSTaskCreate(Task1,&Stack[199],1);
  OSTaskCreate(Task2,&Stack[299],2);
  OSTaskCreate(TaskScheduler,&Stack[399],OS_TASKS);
  OSStartTask();
}

automation

第八篇:占先式内核(完善的服务)

如果将前面所提到的占先式内核和协作式内核组合在一起，很容易就可以得到一个功能较为完善的占先式内核，它的功能有：
1,挂起和恢复任务
2,任务延时
3,信号量(包括共享型和独占型)
另外，在本例中，在各个任务中加入了从串口发送任务状态的功能。


#include
#include
#include
unsigned char Stack[400];

register unsigned char OSRdyTbl       asm("r2"); //任务运行就绪表
register unsigned char OSTaskRunningPrio asm("r3"); //正在运行的任务
register unsigned char IntNum          asm("r4");    //中断嵌套计数器
//只有当中断嵌套数为0，并且有中断要求时，才能在退出中断时，进行任务调度
register unsigned char OSCoreState    asm("r16"); // 系统核心标志位 ,R16 编译器没有使用
//只有大于R15的寄存器才能直接赋值例LDI R16,0x01
//0x01 正在任务切换  0x02 有中断要求切换

#define OS_TASKS 3                   //设定运行任务的数量
struct TaskCtrBlock
{
  unsigned int OSTaskStackTop;  //保存任务的堆栈顶
  unsigned int OSWaitTick;    //任务延时时钟
} TCB[OS_TASKS+1];

//防止被编译器占用
//register unsigned char tempR4  asm("r4");
register unsigned char tempR5  asm("r5");
register unsigned char tempR6  asm("r6");
register unsigned char tempR7  asm("r7");
register unsigned char tempR8  asm("r8");
register unsigned char tempR9  asm("r9");
register unsigned char tempR10 asm("r10");
register unsigned char tempR11 asm("r11");
register unsigned char tempR12 asm("r12");
register unsigned char tempR13 asm("r13");
register unsigned char tempR14 asm("r14");
register unsigned char tempR15 asm("r15");
//register unsigned char tempR16 asm("r16");
register unsigned char tempR16 asm("r17");

//建立任务
void OSTaskCreate(void (*Task)(void),unsigned char *Stack,unsigned char TaskID)
{
  unsigned char i;
  *Stack--=(unsigned int)Task>>8; //将任务的地址高位压入堆栈，
  *Stack--=(unsigned int)Task;       //将任务的地址低位压入堆栈，

  *Stack--=0x00;                   //R1 __zero_reg__
  *Stack--=0x00;                   //R0 __tmp_reg__
  *Stack--=0x80;

//SREG 在任务中，开启全局中断
  for(i=0;i<14;i++) //在 avr-libc 中的 FAQ中的 What registers are used by the C compiler? *Stack--=i; //描述了寄存器的作用 TCB[TaskID].OSTaskStackTop=(unsigned int)Stack; //将人工堆栈的栈顶，保存到堆栈的数组中 OSRdyTbl|=0x01<prio) //当要当前任务的优先级低于重置位的任务的优先级
OSSched();             //从新调度             //从新调度
}

// 任务延时
void OSTimeDly(unsigned int ticks)
{
  if(ticks)                            //当延时有效
  {
OSRdyTbl &= ~(0x01<.OSWaitTick && TCB.OSWaitTick!=0xffff)
{
   TCB.OSWaitTick--;
   if(TCB.OSWaitTick==0)       //当任务时钟到时,必须是由定时器减时的才行
   {
      OSRdyTbl |= (0x01<0)
  {
pstr_UART_Send=Res; //发送字串的指针
nUART_Sending=Len; //发送字串的长度
UCSRB=0xB8;                   //发送中断使能
  }
}

//SIGNAL 在中断期间，其它中断禁止

SIGNAL(SIG_UART_DATA)    //串口发送数据中断
{

  IntNum++;    //中断嵌套+1,不充许中断

  if(nUART_Sending)                   //如果未发完
  {
UDR=*pstr_UART_Send;       //发送字节
pstr_UART_Send++;             //发送字串的指针加1
nUART_Sending--;             //等待发送的字串数减1
  }
  if(nUART_Sending==0)          //当已经发送完
  {
OSSemPost(0);
OSCoreState|=0x02;    //要求任务切换的标志位
UCSRB=0x98;
  }
  cli();                      //关发送中断
  IntNum--;
  IntSwitch(); //进行任务调度
}

void UARTInit() //初始化串口
{
#define fosc 8000000 //晶振8  MHZ UBRRL=(fosc/16/(baud+1))%256;
#define baud 9600    //波特率
  OSCCAL=0x97;       //串口波特率校正值，从编程器中读出
  //UCSRB=(1<

NXDDXSW

真厉害,我正在涉足此应用,老兄真是及时雨.谢谢.
可以和你进一步交流吗!
QQ: 173569936
MSN:cexowxf1017@msn.com
Mail: cexowxf1017@163.com
谢谢你

ganshulin

很好的教程！！学习学习！！！！！！！

william228

好教程 UP

建立一个属于自己的avr操作系统（转来的） [复制链接]

最新回复

强人,收下先.