μC/OS-II的多任务系统实时性分析与优先级分配

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　　每个任务必须有自己的任务栈，任务栈由系统物理栈拷贝区和模拟栈两部分组成，是μC/OS-II移植的核心内容[3-4]，因此任务的多少直接影响数据RAM的需求。在本系统中，物理栈拷贝区为64字节，模拟栈可以安排16~64字节，这种可变大小任务栈稍后分析。

　　C8051F120微处理器带有8 KB的RAM，系统没有扩展外部数据存储器。首先分析一下系统数据内存的需求情况：

　　① 系统显示部分使用了240×128点阵的LCD模块和图形GUI，如果建立完整的显示缓冲区，需要240/8×128=3 840字节，约4 KB的RAM空间；

　　② Flash除了用作程序存储器外，剩下的部分作为非易失性数据存储器。每个Flash块为1 KB，故需要1 KB的RAM作为Flash的读写缓冲区；

　　③ GUI自身约占去了1 KB内存；

　　④ 传感器响应曲线需打印，其点坐标数据（对应打印机384个点行）约占1 KB。

　　以上共占用7 KB，最终仅剩下1 KB的RAM留给操作系统以及用户函数，这显然不够。可通过优化GUI的驱动，去掉LCD的显示缓冲区，增加4 KB的RAM，以满足系统需要。

　　3 可变任务栈和任务划分

　　3.1 可变大小任务栈

　　一般来说，一个嵌入式系统中不会建立60个以上的任务。从简单的角度考虑，应用μC/OS-II时，建立的所有任务均驻留不删除，使用足够大并且同样大小的堆栈。这种处理任务的方法会对内存数量提出较高要求。例如50个任务，每个任务栈均为128字节，则需要6 KB的RAM。

　　本着这样一个原则来改进任务划分：不需要驻留的任务运行完毕即删除，可以自身删除，也可以在别的任务里删除。这种任务处理不仅可以重用任务优先级，还可以重用任务堆栈，并且减少同时运行的任务数量。

　　删除任务的办法不仅可获得共享的任务栈资源，而且也是一个方便中止某些应用程序的手段，前面提及的任何测试阶段按Exit键退出所有测试的动作，就可以依靠删除任务来实现。

　　把任务看作有大小的，这里的“大小”指需要“重入”到任务堆栈的变量的数量。如果每一个任务都使用相同大小的任务栈，对小任务而言显然是在浪费宝贵的RAM，大小可变的任务栈才是经济合理的。

　　首先，在os_cfg.h头文件中增加大、小两个宏参数，如果需要更多不同的栈大小，还可以继续增加参数。

　　#define MaxStkSize128//大任务栈

　　#define MinStkSize80//小任务栈

　　然后定义任务栈时使用它们：

　　OS_STK TaskDelStk1[MinStkSize];

　　OS_STK TaskDelStk2[MaxStkSize];

　　TaskDelStk1和TaskDelStk2是两个可删除任务所使用的任务栈，一个80字节，另一个128字节。

　　接下来是关键，要在任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit中进行处理：定义一个全局整型变量STK_SIZE，创建任务前给它赋值，任务创建时执行的OSTaskStkInit函数用它来初始化模拟栈的长度。

　　修改前，OSTaskStkInit中的?C_XBP仿真堆栈指针（即模拟栈指针）的初始化语句如下：

　　*stk++ = (INT16U) (ptos + MaxStkSize) >> 8;//MaxStkSize是固定的栈长度

　　*stk++ = (INT16U) (ptos + MaxStkSize) & 0xFF;

　　注意：ptos是任务栈栈底，模拟栈从任务堆栈的另一头开始。

　　修改后变为：

　　*stk++ = (INT16U) (ptos + STK_SIZE) >> 8;//指针高8位

　　*stk++ = (INT16U) (ptos + STK_SIZE) & 0xFF;//指针低8位

　　创建任务前要给STK_SIZE赋予堆栈定义匹配的栈长度值，否则，会因为堆栈不能正确初始化导致任务崩溃。不同大小的任务栈结构如图2所示，可以看出区别在于模拟栈不同。

　　图2 可变大小任务栈结构

　　利用可变大小任务栈创建一个小堆栈任务，示例如下：

　　STK_SIZE=MinStkSize;//提供堆栈大小值

　　/*创建带TimeLimit参数的，分配有任务栈TaskDelStk1，优先级为10的任务OverTime*/

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