51单片机实时操作系统的构建

ByGrith4

摘要:设计了一个在51单片机上运行的基于优先级的抢占式实时多任务内核-510S,给出了其设计
思路,并对一些设计难点进行了讨论。
) Z* t0 D* c$ L  L7 A+ N+ r" G
关键词:抢占式;实时多任务内核; 单片机
) |& _' E) n: M. G; w+ A
1 c9 X3 e. b: s9 ~' _5 e随着嵌人式系统应用的日益广泛,RTOS( Real-
time Operation System)越来越受到嵌入式系统开发
6 k/ E$ W( i* i) R4 x* L! ^$ L人员的青睐,特别是进人20世纪90年代后，RTOS
; q2 j+ R  {* w* ~3 t5 |2 \( c更是逐步确立了在嵌入式系统设计中的主导地位,这
体现了单片机应用从低水平向高水平的一个很大进
步.使用RTOS所带米的最大好处是可提高嵌人式
系统的可靠性和确定性,提高软件的开发效率,缩短
0 }0 M: V. b; A3 V6 C7 G9 w软件开发周期，由于商业化RTOS软件较高的价格
和使用成本(版权费、维护费等)的限制,RTOS在国
内的应用并不普遍。本文设计了一个在51单片机上
6 p4 Q- I3 Z  Q9 q运行的抢占式实时多任务内核一51OS,给出了其设
) z' ]  H: j4 e! R计思路,并对一些设计难点进行了讨论.
1多任务抢占式优先级调度的实时内
2 o+ y7 f( A( r5 h" g/ J) O% H& t核的设计
/ S9 V2 {2 X  E  ^8 D: a9 s1.1 任务调度机制
抢先式优先级调度实时内核为每个任务分配一
个唯-的优先级别，当前任务退出之后,内核从等待
队列挑选出任务优先级别最高的任务投人运行。我

# @1 e+ o3 p1 W! h们称这样的调度策略为基于优先级的调度策略。基
4 i+ F7 d& p, b于优先级的调度策略在非抢占模式下,其响应的及时
; A$ m% M3 p. d& I- _性和确定性方面都不好。比如,当一个任务在运行的
时候，一个更高优先级任务就绪了,但是内核并不立
" M8 e) U7 [5 l即将其投人运行,而是等到这个任务放弃了CPU的
6 X9 ^9 j$ S* Y) g" \$ y使用权;任务的响应时间得不到保证.51单片机大多
% S" u/ X' p' y' G6 Z应用在控制系统当中,所以51OS采用了抢先式的基
于优先级的调度策略，优先级高的任务一旦就绪,立
( }% g$ ~, E# d( d  `即投人运行,其工作的核心原理是:近似地让最高优.
先级的就绪任务立即处于运行状态.
在51OS中一个任务要么是一个无限循环,要么
. o  Y+ F  B+ {; N: L在任务完成后删除自己,并且进人休眠状态.
( h$ O6 y; S1 @8 S* h调度工作的内容可以分为两个部分:最高优先级
任务的寻找和任务切换.
(1)最高优先级任务的寻找
①就绪表的形成
不同的内核有不同的处理方式,比如可以将任务
进行优先级别的排序，然后从头到尾进行检索.这种
; `  H" L: W' J8 Q0 [方法简单,设计方便,但是确定性差.51OS采用了查
表的方法:
8 e. x- ?, X5 D


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RTOS所带米的最大好处是可提高嵌人式系统的可靠性和确定性