一、书接上回

上回写了一个测试程序，可以直观的体会PC指针和堆栈指针的变化和影响。这章写下参考程序的过程原理。
源码我已上传，免积分，贴在第一章末尾

上回链接：
【深入学习51单片机】一、基于8051的RTOS内核任务切换堆栈过程剖析

二、初始化过程

main函数：

int main(void)
{system_init();os_init();os_task_create(1,task_1,(unsigned char)os_tsak_stack[1]);os_task_create(0,task_0,(unsigned char)os_tsak_stack[0]);os_start();return 0;
}

system_init()
- 是空的，用来初始化用户配置
os_init()
- 初始化了用来切换任务堆栈的定时器，上章提到了用定时器切换任务，就是指利用中断函数调用过程中PC指针自动入栈，修改栈地址后PC指针弹出到目标地址。
- 初始化了系统空闲任务，因为系统在空闲的时候总要有段程序跑，就是这个
- 源码：

 /* 初始化系统 */
void os_init(void)
{EA = 0;ET0 = 1;          //定时器0开中断AUXR &= 0x7f;     //12T模式TMOD &= 0xf0;TMOD |= 0x01;     //16位计数器TH0 = 0xee;TL0 = 0x00;            //5ms中断os_int_count = 0;        //嵌套层数初始化os_task_rdy_tab = 0;         //任务就绪表初始化os_task_create(MAX_TASK-1,task_idle,(unsigned char)os_tsak_stack[MAX_TASK-1]); //系统idle任务初始化
}

os_task_create(1,task_1,(unsigned char)os_tsak_stack[1]);
- 初始化用户任务task_1
- 指定优先级为1
- 指定任务堆栈
os_task_create(0,task_0,(unsigned char)os_tsak_stack[0]);
- 初始化用户任务task_0
- 指定优先级为0
- 指定任务堆栈
os_start();
- 查找优先级最高的就绪态任务
- 切换任务堆栈到优先级最高的就绪态任务，也就是调度器
- 开始运行内核
- 源码：

/* 任务开始运行 */
void os_start(void)
{unsigned char i;for(i=0; i<MAX_TASK; i++){if(os_task_rdy_tab & os_map_tab[i]) //查找任务就续表{break;}}os_task_running_id = i;     //优先级最高的先运行EA = 1;SP = os_tcb[os_task_running_id].os_task_stcak_bottom + 1;  //弹出是任务地址TR0 = 1;os_running = os_true;
}

三、任务的创建

源码：

/* 创建任务 */
void os_task_create(unsigned char task_id,void (*task)(void),unsigned char stack_point)
{char cpu_sr;os_enter_critical();((unsigned char idata*)stack_point)[0] = (unsigned int)task;((unsigned char idata*)stack_point)[1] = (unsigned int)task >> 8;  //任务地址放在栈底两个字节os_tcb[task_id].os_task_stcak_bottom = stack_point;                  //栈底
//  os_tcb[task_id].os_task_stcak_top = stack_point + 14;             //栈顶(起始这里应该,对任务堆栈初始化后的指针)//为什么要加1?(因为栈中已经有数据了task)当然初不初始化都可以,用上面的也行(只不过好多人对为什么14有疑惑)os_tcb[task_id].os_task_stcak_top = os_tesk_stack_init(stack_point + 1);  os_task_rdy_tab |= os_map_tab[task_id];                                //更新任务就绪表os_tcb[task_id].os_tsak_wait_tick = 0;                                //无等待os_tcb[task_id].suspend = 0;                                      //任务以就绪os_exit_critical();
}

任务创建放在临界段(就是失能中断和使能恢复中断的操作之间的代码)处理，中断状态在临时变量cpu_sr中保存，有几个重要的数据结构：

任务控制表，记录堆栈操作关键位置

/*任务控制表 */
typedef struct os_task_control_table
{unsigned char os_tsak_wait_tick;unsigned char os_task_stcak_top;unsigned char os_task_stcak_bottom;unsigned char suspend;
}TCB;

优先级映射表，任务优先级调度用的就是这个表

const unsigned char os_map_tab[] = {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

如果理解了上一章讲的东西，那这里就较好理解了。

先把用户定义的任务地址压到栈底，然后初始化栈底和栈顶
任务优先级和os_map_tab会绑定，然后更新就绪态到任务就续表os_task_rdy_tab
最后进行任务状态设置（等待和挂起）

四、任务的切换

源码：

/* 任务切换心跳 */
void timer0_isr(void) interrupt 1   //using 0 默认用,所有的寄存器会自动入栈,
{                           //  用using 1 2 3 则需要手动对r0-r7入栈,出栈(请查看寄存器组选择(看任意一本讲51的书))unsigned char i;char cpu_sr;if(os_true == os_running){os_enter_critical();/*  寄存器入栈(注释的部分是在进入中断函数前已经压入栈中(函数调用会让PC压栈,中断函数不但会让PC压栈,还会对下面五个寄存器压栈),就是我写的这个顺序) *///    __asm PUSH ACC          //  __asm PUSH B//  __asm PUSH DPH//    __asm PUSH DPL//    __asm PUSH PSW
//      __asm PUSH 0
//      __asm PUSH 1
//      __asm PUSH 2
//      __asm PUSH 3
//      __asm PUSH 4
//      __asm PUSH 5
//      __asm PUSH 6
//      __asm PUSH 7os_int_enter();os_time_tick();if(1 == os_int_count)       //当然,51单片机最多只能有一次中断嵌套,os_int_count最大为2(+本次){os_tcb[os_task_running_id].os_task_stcak_top = SP;    for(i=0; i<MAX_TASK; i++)     //找到已经就绪,未被挂起,且优先级最高的任务(任务调度器){if(os_task_rdy_tab & os_map_tab[i]){if(0 == os_tcb[i].suspend){break;}}}if(os_task_running_id != i)       //现在执行的任务就是优先级最高的,所以不需要任务切换{os_task_running_id = i;            //可执行的最高优先级任务SP = os_tcb[os_task_running_id].os_task_stcak_top;    //最高优先级任务的栈顶}}TF0 = 0;         //清除中断标志TH0 = 0xee;            //时间重装载TL0 = 0x00;os_int_exit();//     __asm POP 7
//      __asm POP 6
//      __asm POP 5
//      __asm POP 4
//      __asm POP 3
//      __asm POP 2
//      __asm POP 1
//      __asm POP 0os_exit_critical();/*和前面的道理相同(既然压栈了,当然也要出栈)(说明,后面手动加的__asm RETI,则下面的这几跳POP是必须要的,这是为什么呢?    哈哈,因为默认情况下,RETI指令是要在,POP的后面,不然就不能执行POP,这几个寄存器值就恢复不了,最重要的是SP也就乱套了 ,,,,,,,)*/// __asm POP PSW           //  __asm POP DPL// __asm POP DPH// __asm POP B//   __asm POP ACC/*写不写都一样(写了,这条语句执行完会进行上面寄存器和PC出栈,不写的话,C语言写的中断函数,编译器汇编过后,会在后面加一条reti指令,和上面执行相同的功能)【写到这里,同学我突然有这么一个想法,能不能用ret(reti对中断标志位有清零作用,这里我们手动清除标志位就可以了),函数返回指令来返回中断函数,当然这些POP之类的指令就需要收到写了,程序是玩出来的,大家可以尽情的尝试哈^_^】*///  __asm RETI  //  __asm   ret   //好像不可以,为什么呢?}}

os操作同样放在了临界段处理
更新中断层数，因为只有这个中断，所以os_int_count只会是1
更新系统心跳，用于系统延时
找到已经就绪,未被挂起,且优先级最高的任务(任务调度器)

for(i=0; i<MAX_TASK; i++)      //找到已经就绪,未被挂起,且优先级最高的任务(任务调度器)
{if(os_task_rdy_tab & os_map_tab[i]){if(0 == os_tcb[i].suspend){break;}}
}

运行态任务id更新，并切换堆栈指针到其栈顶，恢复现场后，SP会弹出到栈底，也就是要返回的PC指针位置

五、任务的等待（系统延时）

源码：

/* 系统延时 */
void os_delay(unsigned char tisks)
{unsigned char i;
//  char cpu_sr;if(tisks > 0){   //os_enter_critical();      EA = 0;                        //直接操作,而不用临界段的方法主要是为了任务切换更快__asm PUSH ACC               //寄存器入栈(在此之前不能有任何运算操作,不然会改变寄存器值)__asm PUSH B__asm PUSH DPH__asm PUSH DPL__asm PUSH PSW__asm PUSH 0__asm PUSH 1__asm PUSH 2__asm PUSH 3__asm PUSH 4__asm PUSH 5__asm PUSH 6__asm PUSH 7os_tcb[os_task_running_id].os_task_stcak_top = SP;os_tcb[os_task_running_id].os_tsak_wait_tick = tisks; //延时时间os_tcb[os_task_running_id].suspend = 1;                  //因为有延时,所以先挂起本任务for(i=0; i<MAX_TASK; i++)                             //找到已经就绪,未被挂起,且优先级最高的任务{if(os_task_rdy_tab & os_map_tab[i]){if(0 == os_tcb[i].suspend){break;}}}os_task_running_id = i;                              //可执行的最高优先级任务SP = os_tcb[os_task_running_id].os_task_stcak_top;    //最高优先级任务的栈顶__asm POP 7__asm POP 6__asm POP 5__asm POP 4__asm POP 3__asm POP 2__asm POP 1__asm POP 0__asm POP PSW__asm POP DPL__asm POP DPH__asm POP B__asm POP ACCEA = 1;//os_exit_critical();//__asm RET //后面是函数返回,即 ret//__asm reti}
}

压栈，保存现场，更新栈顶
保存延时时间，然后挂起任务
找到已经就绪,未被挂起,且优先级最高的任务
切换正在运行的任务id：os_task_running_id
堆栈指向该id的任务
现场恢复，SP会弹出到栈底，也就是要返回的PC指针位置

#五、小结
因为有现场保存和恢复，看起来复杂了很多，最好是仿真单步跟着走，否则SP还是很绕的。。。

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【深入学习51单片机】二、一个极简RTOS源码分析

目录

一、书接上回

二、初始化过程

三、任务的创建

四、任务的切换

五、任务的等待（系统延时）

【深入学习51单片机】二、一个极简RTOS源码分析相关推荐

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