基于msp430單片機的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)

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1、基于MSP430單片機的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)劉兵張慶強摘要：實時多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)能有效提高嵌入式平臺的資源利用效率，是嵌入式應(yīng)用的必然趨勢。本文闡述基于MSP430F149的RTOS——M430/OS。它由匯編寫成、短小精干、占用系統(tǒng)資源少、運行穩(wěn)定可靠，目前已在思達(dá)高科配網(wǎng)技術(shù)公司產(chǎn)品上得到應(yīng)用。關(guān)鍵詞：RTOS任務(wù)調(diào)度MSP430引言1在MSP430上使用RTOS的意義　　一般的觀點認(rèn)為，MSP430上使用RTOS是沒有意義的這是可以理解的。因為MSP430的硬件資源有限(以MSP430F149為例，只有2

2、KBRAM),任何商業(yè)操作系統(tǒng)都不可能移植到MSP430上。目前在MSP430上得到應(yīng)用的RTOS，只有μC/OS-II，但使用μC/OS-II必須有昂貴的C編譯器，這嚴(yán)重地限制了其在MSP430上的使用?！　≌腔谝陨锨闆r，筆者在應(yīng)用MSP430過程中，編寫了一個基于MSP430F149的RTOS，暫定名為M430/OS。它占用RAM量少、代碼短小，稍加改動就可適用于大多數(shù)其它MSP430單片機?！　≡贛SP430單片機系統(tǒng)上使用M430/OS，對系統(tǒng)有以下意義：　?、賹崿F(xiàn)軟件設(shè)計的模塊化?？蓪⒉煌墓δ苣K編制成

3、相應(yīng)的任務(wù)，由操作系統(tǒng)按級別調(diào)用，不必為先執(zhí)行哪個功能、后執(zhí)行哪個功能而費神。　?、谀芨侠?、有效地利用CPU有限的資源。按任務(wù)的重要程度安排任務(wù)的級別，能夠保證最重要的任務(wù)得以最及時執(zhí)行。　?、鄞蟠蠼档拖到y(tǒng)故障率。低優(yōu)先級的任務(wù)發(fā)生阻塞時，高優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行不受影響。2M430/OS在MSP430F149上的實現(xiàn)???2.1M430/OS功能特點　　M430/OS有以下特點：　?、俨捎谜枷仁絻?nèi)核，即高優(yōu)先級的任務(wù)可以從低優(yōu)先級任務(wù)“搶”回CPU控制權(quán)；　　②每個任務(wù)都單獨開辟一個任務(wù)棧；　　③每個任務(wù)占十幾到幾百字節(jié)

4、的任務(wù)堆棧，任務(wù)棧的大小可以根據(jù)任務(wù)中現(xiàn)場數(shù)據(jù)、局部變量和嵌套調(diào)用的情況估算；　　④每個任務(wù)各分配一個優(yōu)先級,不支持兩個任務(wù)有相同的優(yōu)先級；　　⑤不支持信號量、郵箱功能；　?、奕蝿?wù)狀態(tài)只有三種：運行(executing)、就緒(ready)、掛起(suspended)；　?、呦到y(tǒng)占用RAM量=（（任務(wù)個數(shù)+1）×4）+6字節(jié)，不包括任務(wù)堆棧；　?、啻a量少，目前版本的代碼共有86行匯編代碼，256字節(jié)目標(biāo)代碼；　?、崂碚撋献疃嘀С?26個任務(wù)；　?、馊蝿?wù)鎖定功能：在一段低優(yōu)先級的代碼中，不想讓操作系統(tǒng)把CPU權(quán)切換到別

5、的任務(wù)，這時可以把這代碼鎖定，在運行這段代碼時，就不會引起任務(wù)切換；　　任務(wù)喚醒功能：在一個任務(wù)中產(chǎn)生一個的事件來觸發(fā)其它任務(wù)運行（如果被觸發(fā)的任務(wù)優(yōu)先級高的話，就會馬上運行）。2.2系統(tǒng)函數(shù)介紹　?、貽S_Init：多任務(wù)初始化，進(jìn)行任務(wù)棧（任務(wù)棧的結(jié)構(gòu)見圖1）、任務(wù)延時計數(shù)、任務(wù)狀態(tài)的初始化。初始化完成后，系統(tǒng)直接切換到最高優(yōu)先級的任務(wù)，多任務(wù)系統(tǒng)啟動?！　、贠S_Time_Dly：把當(dāng)前任務(wù)掛起一段指定時間讓其它任務(wù)運行?！　、跲S_Sched：任務(wù)調(diào)度，它先把每個任務(wù)的延時數(shù)減1，然后再找出最高優(yōu)先級的就緒任務(wù)

6、，并切換到這個就緒任務(wù)。如果無就緒任務(wù)，就切換到空閑任務(wù)。　?、躉S_Free_Task：空閑任務(wù)，是一個很重要的系統(tǒng)任務(wù)，當(dāng)所有任務(wù)都掛起時，運行此任務(wù)。它主要是對一個計數(shù)器Free_Count一直進(jìn)行累加，用戶可以根據(jù)這個計數(shù)器計算出CPU的利用率?！　、軴S_Task_Lock：鎖定任務(wù)調(diào)度，禁止任務(wù)調(diào)度。主要用來鎖定在低優(yōu)先級中的一些可重入的代碼或一些重要代碼。　?、轔S_Task_Unlock：解鎖任務(wù)調(diào)度，和上面的子程序功能相反?！　、逴S_Task_Wakeup：喚醒指定優(yōu)先級的任務(wù)，并產(chǎn)生一次任務(wù)調(diào)度，

7、如果被喚醒任務(wù)的優(yōu)先級比當(dāng)前運行的任務(wù)的優(yōu)先級高，任務(wù)就會切換到被喚醒的任務(wù)中，否則等待下一個調(diào)度時機。2.3主要功能的實現(xiàn)（1）任務(wù)初始化　　系統(tǒng)加電運行后，首先對硬件資源進(jìn)行初始化，接著就要對多任務(wù)進(jìn)行初始化了。主要是初始化每個任務(wù)的任務(wù)棧、每個任務(wù)的時鐘滴答數(shù)和堆棧指針位置。我們把每個任務(wù)棧都初始化成圖1形式?！　∪蝿?wù)棧的初始化如下程序（r11是用來初始任務(wù)堆棧的一個指針，r10是一個循環(huán)計數(shù)器）：mov.w#(棧底+2),r11clr.wTask_Tick(r10);清0時鐘滴答數(shù)mov.w#任務(wù)首地址,0(r

8、11);把任務(wù)地址壓入堆棧mov.wSR,-2(r11);把標(biāo)志寄存器放入任務(wù)棧mov.wr11,Task_SP(r10)sub.w#現(xiàn)場所占的字節(jié)數(shù),Task_SP(r10);SP位置放;入堆?！　〕跏蓟耆蝿?wù)棧之后，就把堆棧指針指向最高任務(wù)優(yōu)先級任務(wù)棧的任務(wù)首地址處，再執(zhí)行ret返回。這樣，多任務(wù)就啟動開了，程序如下：mov.