uCOS-II内核之任务控制块 [转载]

时间：2022-01-26 08:01:31
uCOS-II内核之任务控制块
前面的学习已经了解过任务控制块。知道任务在创建的时候，任务控制块会被初始化。任务控制块是一个数据结构，当任务的CPU使用权被剥夺时，ucos II用它来保存该任务的状态。当任务重新得到CPU使用权时，任务控制块能确保任务从当时被中断的那一点丝毫不差地继续执行。OS­­_TCBs全部驻留在RAM中。
 
任务控制块的定义程序如下所示：
 
#if OS_TASK_CREAT_EXT_EN > 0
  typedef struct{
          INT32U  OSFree;           //Numbers of free bytes on the stack
          INT32U  OSUsed;           //Numbers of bytes used on the stack
  }OS_STK_DATA;
#endif

typedef struct os_tcb {
    OS_STK        *OSTCBStkPtr;

#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN
    void          *OSTCBExtPtr;
    OS_STK        *OSTCBStkBottom;
    INT32U         OSTCBStkSize;
    INT16U         OSTCBOpt;
    INT16U         OSTCBId;
#endif

    struct os_tcb *OSTCBNext;
    struct os_tcb *OSTCBPrev;

#if (OS_Q_EN && (OS_MAX_QS >= 2)) || OS_MBOX_EN || OS_SEM_EN
    OS_EVENT      *OSTCBEventPtr;
#endif

#if (OS_Q_EN && (OS_MAX_QS >= 2)) || OS_MBOX_EN
    void          *OSTCBMsg;
#endif

    INT16U         OSTCBDly;
    INT8U          OSTCBStat;
    INT8U          OSTCBPrio;

    INT8U          OSTCBX;
    INT8U          OSTCBY;
    INT8U          OSTCBBitX;
    INT8U          OSTCBBitY;

#if OS_TASK_DEL_EN
    BOOLEAN        OSTCBDelReq;
#endif
} OS_TCB;

大家可以看到，任务控制块是结构体数据结构。

.OSTCBStkPtr是指向当前任务栈顶的指针。uCOS-II允许每个任务有自己的栈，更重要的是，每个任务的栈的容量可以是任意的。有些商业内核要求所有任务栈的容量都一样，除非用户写一个复杂的接口函数来改变它。这种限制浪费了RAM，当各任务需要的栈空间不同时，也得按任务中预期栈容量需求最多的来分配栈空间。OSTCBStkPtr是OS_TCB数据结构中唯一的一个能用汇编语言来处置的变量（在任务切换段的代码Context-switching code之中，）把OSTCBStkPtr放在数据结构的最前面，使得从汇编语言中处理这个变量时较为容易。


.OSTCBExtPtr 指向用户定义的任务控制块扩展。用户可以扩展任务控制块而不必修改μC/OS-Ⅱ的源代码。.OSTCBExtPtr只在函数OstaskCreateExt()中使用，故使用时要将OS_TASK_CREAT_EN设为1，以允许建立任务函数的扩展。例如用户可以建立一个数据结构，这个数据结构包含每个任务的名字，或跟踪某个任务的执行时间，或者跟踪切换到某个任务的次数。注意，uCOS-II作者将这个扩展指针变量放在紧跟着堆栈指针的位置，为的是当用户需要在汇编语言中处理这个变量时，从数据结构的头上算偏移量比较方便。


.OSTCBStkBottom是指向任务栈底的指针。如果微处理器的栈指针是递减的，即栈存储器从高地址向低地址方向分配，则OSTCBStkBottom指向任务使用的栈空间的最低地址。类似地，如果微处理器的栈是从低地址向高地址递增型的，则OSTCBStkBottom指向任务可以使用的栈空间的最高地址。函数OSTaskStkChk()要用到变量OSTCBStkBottom，在运行中检验栈空间的使用情况。用户可以用它来确定任务实际需要的栈空间。这个功能只有当用户在任务建立时允许使用OSTaskCreateExt()函数时才能实现。这就要求用户将OS_TASK_CREATE_EXT_EN设为1，以便允许该功能。


.OSTCBStkSize存有栈中可容纳的指针数目而不是用字节（Byte）表示的栈容量总数。也就是说，如果栈中可以保存1,000个入口地址，每个地址宽度是32位的，则实际栈容量是4,000字节。同样是1,000个入口地址，如果每个地址宽度是16位的，则总栈容量只有2,000字节。在函数OSStakChk()中要调用OSTCBStkSize。同理，若使用该函数的话，要将OS_TASK_CREAT_EXT_EN设为1。
 
.OSTCBOpt把“选择项”传给OSTaskCreateExt()，只有在用户将OS_TASK_CREATE_EXT_EN设为1时，这个变量才有效。UcosII目前只支持3个选择项（见uCOS_II.H）：OS_TASK_OTP_STK_CHK, OS_TASK_OPT_STK_CLR和OS_TASK_OPT_SAVE_FP。 OS_TASK_OTP_STK_CHK  用于告知TaskCreateExt()，在任务建立的时候任务栈检验功能得到了允许。OS_TASK_OPT_STK_CLR表示任务建立的时候任务栈要清零。只有在用户需要有栈检验功能时，才需要将栈清零。如果不定义OS_TASK_OPT_STK_CLR，而后又建立、删除了任务，栈检验功能报告的栈使用情况将是错误的。如果任务一旦建立就决不会被删除，而用户初始化时，已将RAM清过零，则OS_TASK_OPT_STK_CLR不需要再定义，这可以节约程序执行时间。传递了OS_TASK_OPT_STK_CLR将增加TaskCreateExt()函数的执行时间，因为要将栈空间清零。栈容量越大，清零花的时间越长。最后一个选择项OS_TASK_OPT_SAVE_FP通知TaskCreateExt()，任务要做浮点运算。如果微处理器有硬件的浮点协处理器，则所建立的任务在做任务调度切换时，浮点寄存器的内容要保存。
 
.OSTCBId用于存储任务的识别码。这个变量现在没有使用，留给将来扩展用。
 
.OSTCBNext和.OSTCBPrev用于任务控制块OS_TCBs的双重链接，该链表在时钟节拍函数OSTimeTick()中使用，用于刷新各个任务的任务延迟变量.OSTCBDly，每个任务的任务控制块OS_TCB在任务建立的时候被链接到链表中，在任务删除的时候从链表中被删除。双重连接的链表使得任一成员都能被快速插入或删除。
 
.OSTCBEventPtr是指向事件控制块的指针。
 
.OSTCBMsg是指向传给任务的消息的指针。
 
.OSTCBDly当需要把任务延时若干时钟节拍时要用到这个变量，或者需要把任务挂起一段时间以等待某事件的发生，这种等待是有超时限制的。在这种情况下，这个变量保存的是任务允许等待事件发生的最多时钟节拍数。如果这个变量为0，表示任务不延时，或者表示等待事件发生的时间没有限制。
 
.OSTCBStat是任务的状态字。当.OSTCBStat为0，任务进入就绪态。可以给.OSTCBStat赋其它的值，在文件uCOS_II.H中有关于这个值的描述。
 
.OSTCBPrio是任务优先级。高优先级任务的.OSTCBPrio值小。也就是说，这个值越小，任务的优先级越高。
 
.OSTCBX, .OSTCBY, .OSTCBBitX和 .OSTCBBitY用于加速任务进入就绪态的过程或进入等待事件发生状态的过程（避免在运行中去计算这些值）。这些值是在任务建立时算好的，或者是在改变任务优先级时算出的。
  这些参数值在ucos II其它的API函数经常被用到。很多API函数本质上来说就是改变这个结构体里面的参数的值而已。


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