ucos-ii源码分析.c

ucosII源码分析

OK，到这里OSInit算高一个段落了，我们接着回到main往下看。
 
OSTaskCreate
 
OSTaskCreate负责创建Task所需的数据结构，该函数原形如下所示：
INT8U  OSTaskCreate (void (*task)(void *pd), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT8U prio)
其中task是一个函数指针，指向该Task所开始的函数，当这个Task第一次被调度运行时将会从task处开始运行。
p_arg是传给task的参数指针；
ptos是堆栈指针，指向栈顶（堆栈从上往下）或栈底（堆栈从下往上）；
prio是进程的优先级，uC/OS-II共支持最大64个优先级，其中最低的两个优先级给Idle和Stat进程，并且各个Task的优先级必须不同。
接下来，我们看看这个函数的执行流程：
#if OS_ARG_CHK_EN > 0
    if (prio > OS_LOWEST_PRIO) {             /* Make sure priority is within allowable range           */
        return (OS_PRIO_INVALID);
    }
#endif
    OS_ENTER_CRITICAL();
    if (OSIntNesting > 0) {                  /* Make sure we don't create the task from within an ISR  */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        return (OS_ERR_TASK_CREATE_ISR);
    }
    if (OSTCBPrioTbl[prio] == (OS_TCB *)0) { /* Make sure task doesn't already exist at this priority  */
        OSTCBPrioTbl[prio] = (OS_TCB *)1;    /* Reserve the priority to prevent others from doing ...  */
                                             /* ... the same thing until task is created.              */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        psp = (OS_STK *)OSTaskStkInit(task, p_arg, ptos, 0);    /* Initialize the task's stack         */
        err = OS_TCBInit(prio, psp, (OS_STK *)0, 0, 0, (void *)0, 0);
        if (err == OS_NO_ERR) {
            if (OSRunning == TRUE) {         /* Find highest priority task if multitasking has started */
                OS_Sched();
            }
        } else {
            OS_ENTER_CRITICAL();
            OSTCBPrioTbl[prio] = (OS_TCB *)0;/* Make this priority available to others                 */
            OS_EXIT_CRITICAL();
        }
        return (err);
    }
    OS_EXIT_CRITICAL();
    return (OS_PRIO_EXIST);
OS_LOWEST_PRIO在ucos-ii.h中被定义为63，表示Task的优先级从0到63，共64级。首先判断prio是否超过最低优先级，如果是，则返回OS_PRIO_INVALID错误。
然后调用OS_ENTER_CRITICAL()，进入临界段，在临界段中的代码执行不允许被中断。这个宏是用户自定义的，一般是进行关中断操作，例如在x86中的CLI等。这个宏和OS_EXIT_CRITICAL()相对应，这个宏表示离开临界段。
OSTaskCreate不允许在中断中调用，因此会判断OSIntNesting是否大于0，如果大于0，表示正在中断嵌套，返回OS_ERR_TASK_CREATE_ISR错误。
接着判断该prio是否已经有Task存在，由于uC/OS-II只支持每一个优先级一个Task，因此如果该prio已经有进程存在，OSTaskCreate会返回OS_PRIO_EXIST错误。
相反，如果该prio先前没有Task存在，则将OSTCBPrioTbl[prio]置1，表示该prio已被占用，然后调用OSTaskStkInit初始化堆栈，调用OS_TCBInit初始化TCB，如果OSRunning为TRUE表示OS正在运行，则调用OS_Sched进行进程调度；否则返回。
下面来看看OSTaskStkInit和OS_TCBInit这两个函数。

OSTaskStkInit是一个用户自定义的函数，因为uC/OS-II在设计时无法知道当前处理器在进行进程调度时需要保存那些信息，OSTaskStkInit就是初始化堆栈，让Task看起来就好像刚刚进入中断并保存好寄存器的值一样，当OS_Sched调度到该Task时，只需切换到该堆栈中，将寄存器值Pop出来，然后执行一个中断返回指令IRET即可。
OSTaskStkInit的原型如下：
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt)
和OSTaskCreate类似，task是进程入口地址，pdata是参数地址，ptos是堆栈指针，而opt只是作为一个预留的参数Option而保留。返回的是调整以后的堆栈指针。
在OSTaskStkInit中，一般是将pdata入栈，flag入栈，task入栈，然后将各寄存器依次入栈。
OS_TCBInit初始化TCB数据结构，下面只提取主要部分来看：
INT8U  OS_TCBInit (INT8U prio, OS_STK *ptos, OS_STK *pbos, INT16U id, INT32U stk_size, void *pext, INT16U opt)
{
    OS_TCB    *ptcb;
   
    OS_ENTER_CRITICAL();
    ptcb = OSTCBFreeList;                                  /* Get a free TCB from the free TCB list    */
    if (ptcb != (OS_TCB *)0) {
        OSTCBFreeList        = ptcb->OSTCBNext;            /* Update pointer to free TCB list          */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        ptcb->OSTCBStkPtr    = ptos;                       /* Load Stack pointer in TCB                */
        ptcb->OSTCBPrio      = prio;                       /* Load task priority into TCB              */
        ptcb->OSTCBStat      = OS_STAT_RDY;                /* Task is ready to run                     */
        ptcb->OSTCBPendTO    = FALSE;                      /* Clear the Pend timeout flag              */
        ptcb->OSTCBDly       = 0;                          /* Task is not delayed                      */
#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN > 0
        ptcb->OSTCBExtPtr    = pext;                       /* Store pointer to TCB extension           */
        ptcb->OSTCBStkSize   = stk_size;                   /* Store stack size                         */
        ptcb->OSTCBStkBottom = pbos;                       /* Store pointer to bottom of stack         */
        ptcb->OSTCBOpt       = opt;                        /* Store task options                       */
        ptcb->OSTCBId        = id;                         /* Store task ID                            */
#else
        pext                 = pext;                       /* Prevent compiler warning if not used     */
        stk_size             = stk_size;
        pbos                 = pbos;
        opt                  = opt;
        id                   = id;
#endif
#if OS_TASK_DEL_EN > 0
        ptcb->OSTCBDelReq    = OS_NO_ERR;
#endif
        ptcb->OSTCBY         = (INT8U)(prio >> 3);         /* Pre-compute X, Y, BitX and BitY          */
        ptcb->OSTCBBitY      = OSMapTbl[ptcb->OSTCBY];
        ptcb->OSTCBX         = (INT8U)(prio & 0x07);
        ptcb->OSTCBBitX      = OSMapTbl[ptcb->OSTCBX];
#if OS_EVENT_EN
        ptcb->OSTCBEventPtr  = (OS_EVENT *)0;              /* Task is not pending on an event          */
#endif
        OSTaskCreateHook(ptcb);                            /* Call user defined hook                   */
        
        OS_ENTER_CRITICAL();
        OSTCBPrioTbl[prio] = ptcb;
        ptcb->OSTCBNext    = OSTCBList;                    /* Link into TCB chain                      */
        ptcb->OSTCBPrev    = (OS_TCB *)0;
        if (OSTCBList != (OS_TCB *)0) {
            OSTCBList->OSTCBPrev = ptcb;
        }
        OSTCBList               = ptcb;
        OSRdyGrp               |= ptcb->OSTCBBitY;         /* Make task ready to run                   */
        OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;
        OSTaskCtr++;                                       /* Increment the #tasks counter             */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        return (OS_NO_ERR);
    }
    OS_EXIT_CRITICAL();
    return (OS_NO_MORE_TCB);
}
首先调用OS_ENTER_CRITICAL进入临界段，首先从OSTCBFreeList中拿出一个TCB，如果OSTCBFreeList为空，则返回OS_NO_MORE_TCB错误。
然后调用OS_EXIT_CRITICAL离开临界段，接着对该TCB进行初始化：
 将OSTCBStkPtr初始化为该Task当前堆栈指针；
 OSTCBPrio设置为该Task的prio；
 OSTCBStat设置为OS_STAT_RDY，表示就绪状态；
 OSTCBDly设置为0，当该Task调用OSTimeDly时会初始化这个变量为Delay的时钟数，然后Task转入OS_STAT_状态。这个变量在OSTimeTick中检查，如果大于0表示还需要进行Delay，则进行减1；如果等于零表示无须进行Delay，可以马上运行，转入OS_STAT_RDY状态。
 OSTCBBitY和OSTCBBitX的作用我们在等会专门来讨论。
紧接着就要将该TCB插入OSTCBList列表中，先调用OS_ENTER_CRITICAL进入临界段，将该TCB插入到OSTCBList成为第一个节点，然后调整OSRdyGrp和OSRdyTbl，（这两个变量一会和OSTCBBitX/OSTCBBitY一起讨论），最后将OSTaskCtr计数器加一，调用OS_EXIT_CRITICAL退出临界段。
OSMapTbl和OSUnMapTbl
刚才我们看到TCB数据结构中的OSTCBBitX/OSTCBBitY以及OSRdyGrp/OSRdyTbl的使用，这里专门来讨论讨论这几个变量的用法。
uC/OS-II将64个优先级的进程分为8组，每组8个。刚好可以使用8个INT8U的数据进行表示，于是这就是OSRdyGrp和OSRdyTbl的由来，OSRdyGrp表示组别，从0到7，从前面我们可以看到OSRdyGrp和OSRdyTbl是这么被赋值的：
     OSRdyGrp               |= ptcb->OSTCBBitY;
        OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;
     
 也就是OSTCBBitY保存的是组别，OSTCBBitX保存的是组内的偏移。而这两个变量是这么被初始化的：
     
     ptcb->OSTCBY         = (INT8U)(prio >> 3);
        ptcb->OSTCBBitY      = OSMapTbl[ptcb->OSTCBY];
        ptcb->OSTCBX         = (INT8U)(prio & 0x07);
        ptcb->OSTCBBitX      = OSMapTbl[ptcb->OSTCBX];
 
 由于prio不会大于64，prio为6位值，因此OSTCBY为prio高3位，不会大于8，OSTCBX为prio低3位。
 这里就涉及到OSMapTbl数组和OSUnMapTbl数组的用法了。我们先看看OSMapTbl和OSUnMapTbl的定义：
 INT8U  const  OSMapTbl[8]   = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80};
 
 INT8U  const  OSUnMapTbl[256] = {
     0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x00 to 0x0F                             */
     4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x10 to 0x1F                             */
     5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x20 to 0x2F                             */
     4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x30 to 0x3F                             */
     6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x40 to 0x4F                             */
     4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x50 to 0x5F                             */
     5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x60 to 0x6F                             */
     4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x70 to 0x7F                             */
     7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x80 to 0x8F                             */
     4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0x90 to 0x9F                             */
     5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0xA0 to 0xAF                             */
     4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0xB0 to 0xBF                             */
     6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0xC0 to 0xCF                             */
     4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0xD0 to 0xDF                             */
     5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,       /* 0xE0 to 0xEF                             */