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为什么我们需要uCos

simpower
 simpower
发布于 2014/12/21 17:44
字数 1383
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知道uCos是在2010年的暑假,老师要我为毕业设计选一个课题,要求有关嵌入式实时操作系统,于是开始在网上搜索,顺理成章的就发现了uCos,于是开始了uCos之路,但后来由于硬件平台的问题,毕设没有用uCos,而用了另外一个不开源的。

毕业后,做的项目用到过RTX51uCoslinux,当做linux下的项目时,研究过一阵子linux的源码,后来又一天,闲来无事再去看uCos的源码时,突然发现uCos里的一些原理,对于理解和构建一个操作系统这这么的经典和透彻!于是我觉得是时候再好好理解和整理下uCos里的一些原理了。

        我相信这样的整理对于更透彻的理解RTOS定会有好处,如果确实没什么收获,就当是打发时间吧!

       我觉得第一个要解决的问题是,为什么我需要uCos?就像最开始学C编程时,老师告诉我,指针很重要,我那时就有一个大的疑问,指针到底有什么好?还一边在心里嘀咕着:我不用指针不一样把程序编出来了?现在想想c语言没了指针,将寸步难行!回到正题,我们到底为什么需要uCos

      一般的简单的嵌入式设备的编程思路是下面这样的:

main

{

    {处理事务1}

    {处理事务2}

    {处理事务3}

        .......

    {处理事务N}

}

isr_server

{

    {处理中断}

}

        这是最一般的思路,对于简单的系统当然是够用了,但这样的系统实时性是很差的,比如“事务1”如果是一个用户输入的检测,当用户输入时,如果程序正在处理事务1下面的那些事务,那么这次用户输入将失效,用户的体验是“这个按键不灵敏,这个机器很慢”,而我们如果把事务放到中断里去处理,虽然改善了实时性但会导致另外一个问题,有可能会引发中断丢失,这个后果有时候比“慢一点”更加严重和恶劣!又比如事务2是一个只需要1s钟处理一次的任务,那么显然事务2会白白浪费CPU的时间。

        这时,我们可能需要改进我们的编程思路,一般我们会尝试采用“时间片”的方式。这时候编程会变成下面的方式:

main

{

      {事务1的时间片到了则处理事务1}

      {事务2的时间片到了则处理事务2}

               .......

      {事务N的时间片到了则处理事务N}

}

time_isr_server

{

       {判断每个事务的时间片是否到来,并进行标记}

}

isr_server

{

      {处理中断}

}

        我们可以看到,这种改进后的思路,使得事务的执行时间得到控制,事务只在自己的时间片到来后,才会去执行,但我们发现,这种方式仍然不能彻底解决“实时性”的问题,因为某个事务的时间片到来后,也不能立即就执行,她必须等到当前事务的时间片用完,并且后面的事务时间片没到来,她才有机会获得“执行时间”。

        这时候我们需要继续改进思路,为了使得某个事务的时间片到来后能立即执行,我们需要在时钟中断里判断完时间片后,改变程序的返回位置,让程序不返回到刚刚被打断的位置,而从最新获得了时间片的事务处开始执行,这样就彻底解决了事务的实时问题。

       我们在这个思路上,进行改进,我们需要在每次进入时钟中断前,保存CPU的当前状态和当前事务用到的一些数据,然后我们进入时钟中断进行时间片处理,若发现有新的更紧急的事务的时间片到来了,则我们改变中断的返回的地址,并在CPU中恢复这个更紧急的事务的现场,然后返回中断开始执行这个更紧急的事务。

      上面的这段话有些不好读,事实上,这是因为要实现这个过程是有些复杂和麻烦的,这时候我们就需要找一个操作系统(OS)帮我们做这些事了,如果你能自己用代码实现这个过程,事实上你就在自己写操作系统了,其实从这里也可也看出,操作系统的原理其实并不那么神秘,只是一些细节你很难做好。uCos就是这样一个操作系统,她能帮你完成这些事情,而且是很优雅的帮你完成!

      到这里,我们终于知道了为什么我们需要uCos了。事实上,uCos的用处远不止帮你完成这个“事务时间片的处理”,她还能帮你处理各种超时,进行内存管理,完成任务间的通信等,有了她,程序的层次也更加清晰,给系统添加功能也更方便,这一切在大型项目中越发的明显!

     我们知道了uCos能给我们提供这么多的便利,那么我们就开始使用uCos吧!


本文转载自:http://blog.csdn.net/marz07101/article/details/8245490

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