——uc-os-ii任务栈处理的一种改进方法.htm

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            style="TEXT-INDENT: 30px">假定任务1首次运行时任务栈为空。运行一段时间后任务2运行，堆栈空间继续往上生长。这次任务切换不需要修改CPU的SP数值，但需要记下任务1的栈顶位置SP1（图3中）。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">在任务2运行一段时间后，RTOS又切换到任务1运行。在切换时，不能简单地将SP指针修改回SP1的数值，因为这样堆栈向上生长时会破坏任务2堆栈中的数据。办法是将原来任1务堆栈保存的数据移动到靠栈顶的位置，而将任务2堆栈数据下移到靠栈底的位置，堆栈指针SP实际上不需要修改（图3右）。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">考虑到更为一般的情况，有N个任务，当前运行的任务为k，下一个运行的任务为j，在共用任务堆栈时必须做的工作有：</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">*为每个任务定义栈顶和栈底2个堆栈指针；</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">*在任务切换时，将待运行任务j的堆栈内容移动到靠栈顶位置，同时将其堆栈上方的任务堆栈下移，修改被移动推栈的任务堆栈指针。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">假设我们定义的任务栈空间和任务的栈指针变量为：</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">void 
TaskSTK[MAX_STK_LEN];/*任务堆栈空间*/</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">typedef struct TaskSTKPoint{</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">int TaskID;</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">int pTopSTK;</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">int pBottomSTK;</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">}TASK_STK_POINT;</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">TASK_STK_POINT pTaskSTK[MAX_TASK_NUM]; 
            /*存放每个任务的栈顶和栈底指针*/</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">任务栈指针数组pTaskSTK的元素个数同任务个数。为了堆栈交换，需要另外一块临时存储空间，其大小可按单个任务栈最大长度定义，用于中转堆栈交换的内容。堆栈内容交换的伪C算法可写为：</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">StkEechange(int CurTaskID,int 
            RunTaskID)</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">{ /*2个参数为当前运行任务号和下一运行任务号*/</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">void TempSTK[MAX_PER_STK_LEN]; 
            /*注意该变量长度可小于TaskSTK*/</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">L=任务RunTaskTD的堆栈长度；</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">①将TaskSTK顶部的L字节移动到TempSTK中；</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">②将RunTaskID任务的堆栈内容移动到TaskSTK顶部；</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">③将RunTaskID堆栈上方（移动前位置）所有内容下移L个字节；</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">④修改RunTask堆栈上方（移动前位置）所有任务栈顶和栈底指针（pTaskSTK变量）；</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">}；<IMG height=268 hspace=1 
            src="——uC-OS-II任务栈处理的一种改进方法.files/5c.gif" width=377 align=right 
            vspace=1 border=0></P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">该算法的平均时间复杂度可计算如下：</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">O（T）=SL/2+SL/2+SL×N/2</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">式中，第一、二项为步骤①和步骤②时间，第三项为步骤③时间；SL表示每个任堆栈的最大长度（即MAX_PER_STK_LEN），N表示任务数。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">取SL为64字节，任务数为16个，则数据项平均移动次数为576。假设每次移动指令时间为2μs，则一次任务栈移动时间长达约1ms。所以在使用该方法时，为了执行时间尽量短，编码时应仔细推敲。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">从空间上说，共用任务栈比独立任务栈优越。假设独立任务栈方法中每个堆栈空间为K，任务数为N，则独立任务栈方式的堆栈总空间为N×K。在共用任务栈时，考虑各任务互补的情况，TaskSTK变量不需要定义为N×K长度，可能定义为二分之一或者更小就可以了。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">另外，这种方法不需要在任务切换时修改CPU的SP指针。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">（2）工作栈和任务堆栈</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">上节共用任务栈算法的缺点是：任务切换时的堆栈内容交换算法复杂，占用时间长。另外一个折中的方法是设计一个工作堆栈，用于给当前运行的任务使用；在任务切换时，将工作栈内容换出得另外的存储空间，该空间可以动态申请，其大小按实际需要即可。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">这种方法看起来和独立任务栈的方法类似，需要N+1块存储空间，其中一块用于工作栈空间。和独立任务堆栈相比，其区别有2点：</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">①SP指针所指向的空间始终是同一块存储空间，即工作栈；</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">②每个任务栈的大小不需要按最大空间定义，可以动态按实际大小从内存中分配空间。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">对于8031这种处理器结构，由于堆栈指针只能指向其内部存储器，大小十分有限。采取这种方法，可将工作栈设在内部RAM，将任务栈设在外部RAM，扩展了堆栈空间。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">和上一种共用堆栈方法相比，这种方法的交换时间要短，其时间复杂度约为1.5倍最大任务栈长度。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>5 总结</B></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">独立任务栈的方法适合于存储器充足、任务切换频繁、对任务切换时间要求较高的场合，一般主要用在16位或者32位微处理器平台环境。值得注意的是，在某些微处理器中，虽然可使用的数据存储器可以设计得较大，但堆栈所能使用的存储器却是有限的。比如8031系列存储器，堆栈只能使用内部的128字节数据存储器，即使系统中有64K字节的外部数据存储器，任务栈的总空间也不能超过128字节。这种处理器使用共用任务栈结构的RTOS就更好一些。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">由于共用任务栈系统需要较长的任务切换时间，不适于任务切换频繁的场合，在很多嵌入式系统中，长时间只有几个任务会处于运行状态，其它任务在特定的条件下才会运行。对于RTOS的使用者，也可以适当地划分任务，来减小任务切换的时间。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">无论使用哪种方法，在存储空间有限时，任务栈的长度应仔细计算。计算的根据是任务中的函数嵌套数、函数局部变量长度。对于共用任务栈，还要考虑同时运行态和挂起态的最大任务数。一些编译器可以生成堆栈溢出检查代码，在调试时可将该编译开关打开，以测试需要的实际堆栈长度。 
            </SPAN></P>
            <P></P></DIV></TD></TR>
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                <TD width=75>【<A href="javascript:doPrint();">打印本稿</A>】</TD>
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                <TD width=75>
                  <P>【<A 
                  href="http://www.21ic.com/new_info/news/review.asp?title=uC/OS-II任务栈处理的一种改进方法target=" 
                  _blank?>发表评论</A>】</P></TD>
                <TD width=10></TD>
                <TD width=79>【<A 
                  href="http://www.21ic.com/new_info/news/sendmail.asp?num=uC/OS-II任务栈处理的一种改进方法">推荐</A>】</TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR>
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