與uCos見面還是大學(xué)的時(shí)候，老師讓我為畢業(yè)設(shè)計(jì)選一個(gè)課題，要求有關(guān)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，于是開始在網(wǎng)上搜索，順理成章的就發(fā)現(xiàn)了uCos，于是開始了uCos之路，但后來由于硬件平臺的問題，畢設(shè)沒有用uCos，而用了另外一個(gè)不開源的。

畢業(yè)后，自己做的項(xiàng)目用到過RTX51，uCos，Linux，當(dāng)做linux下的項(xiàng)目時(shí)，研究過一陣子linux的源碼，后來又一天，閑來無事再去看uCos的源碼時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)uCos里的一些原理，對于理解和構(gòu)建一個(gè)操作系統(tǒng)這這么的經(jīng)典和透徹！

今天就給大家來整理一下uCos里的一些原理，相信對于更透徹的理解RTOS定會(huì)有好處，如果你確實(shí)沒什么收獲，就當(dāng)是打發(fā)時(shí)間吧！

首先，第一個(gè)要解決的問題是，為什么我們需要uCos？就像最開始學(xué)C編程時(shí)，老師告訴我們，指針很重要，那時(shí)你肯定有一個(gè)大的疑問，指針到底有什么好？心里一直犯嘀咕著：不用指針不一樣把程序編出來了？ 現(xiàn)在想想看c語言沒了指針，是不是寸步難行呢。回到正題，我們到底為什么需要uCos？

一般的簡單的嵌入式設(shè)備的編程思路是下面這樣的：

main

{

{處理事務(wù)1}；

{處理事務(wù)2}；

{處理事務(wù)3}；

。..。..。

{處理事務(wù)N}；

}

isr_server

{

{處理中斷}；

}

這是最一般的思路，對于簡單的系統(tǒng)當(dāng)然是夠用了，但這樣的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性是很差的，比如“事務(wù)1”如果是一個(gè)用戶輸入的檢測，當(dāng)用戶輸入時(shí)，如果程序正在處理事務(wù)1下面的那些事務(wù)，那么這次用戶輸入將失效，用戶的體驗(yàn)是“這個(gè)按鍵不靈敏，這個(gè)機(jī)器很慢”，而我們?nèi)绻咽聞?wù)放到中斷里去處理，雖然改善了實(shí)時(shí)性但會(huì)導(dǎo)致另外一個(gè)問題，有可能會(huì)引發(fā)中斷丟失，這個(gè)后果有時(shí)候比“慢一點(diǎn)”更加嚴(yán)重和惡劣！又比如事務(wù)2是一個(gè)只需要1s鐘處理一次的任務(wù)，那么顯然事務(wù)2會(huì)白白浪費(fèi)CPU的時(shí)間。

這時(shí)，我們可能需要改進(jìn)我們的編程思路，一般我們會(huì)嘗試采用“時(shí)間片”的方式。這時(shí)候編程會(huì)變成下面的方式：

main

{

{事務(wù)1的時(shí)間片到了則處理事務(wù)1}；

{事務(wù)2的時(shí)間片到了則處理事務(wù)2}；

。..。..。

{事務(wù)N的時(shí)間片到了則處理事務(wù)N}；

}

time_isr_server

{

{判斷每個(gè)事務(wù)的時(shí)間片是否到來，并進(jìn)行標(biāo)記}；

}

isr_server

{

{處理中斷}；

}

我們可以看到，這種改進(jìn)后的思路，使得事務(wù)的執(zhí)行時(shí)間得到控制，事務(wù)只在自己的時(shí)間片到來后，才會(huì)去執(zhí)行，但我們發(fā)現(xiàn)，這種方式仍然不能徹底解決“實(shí)時(shí)性”的問題，因?yàn)槟硞€(gè)事務(wù)的時(shí)間片到來后，也不能立即就執(zhí)行，她必須等到當(dāng)前事務(wù)的時(shí)間片用完，并且后面的事務(wù)時(shí)間片沒到來，她才有機(jī)會(huì)獲得“執(zhí)行時(shí)間”。

這時(shí)候我們需要繼續(xù)改進(jìn)思路，為了使得某個(gè)事務(wù)的時(shí)間片到來后能立即執(zhí)行，我們需要在時(shí)鐘中斷里判斷完時(shí)間片后，改變程序的返回位置，讓程序不返回到剛剛被打斷的位置，而從最新獲得了時(shí)間片的事務(wù)處開始執(zhí)行，這樣就徹底解決了事務(wù)的實(shí)時(shí)問題。

我們在這個(gè)思路上，進(jìn)行改進(jìn)，我們需要在每次進(jìn)入時(shí)鐘中斷前，保存CPU的當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前事務(wù)用到的一些數(shù)據(jù)，然后我們進(jìn)入時(shí)鐘中斷進(jìn)行時(shí)間片處理，若發(fā)現(xiàn)有新的更緊急的事務(wù)的時(shí)間片到來了，則我們改變中斷的返回的地址，并在CPU中恢復(fù)這個(gè)更緊急的事務(wù)的現(xiàn)場，然后返回中斷開始執(zhí)行這個(gè)更緊急的事務(wù)。

上面的這段話有些不好讀，事實(shí)上，這是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)這個(gè)過程是有些復(fù)雜和麻煩的，這時(shí)候我們就需要找一個(gè)操作系統(tǒng)（OS）幫我們做這些事了，如果你能自己用代碼實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，事實(shí)上你就在自己寫操作系統(tǒng)了，其實(shí)從這里也可也看出，操作系統(tǒng)的原理其實(shí)并不那么神秘，只是一些細(xì)節(jié)你很難做好。uCos就是這樣一個(gè)操作系統(tǒng)，她能幫你完成這些事情，而且是很優(yōu)雅的幫你完成！

到這里，我們終于知道了為什么我們需要uCos了。事實(shí)上，uCos的用處遠(yuǎn)不止幫你完成這個(gè)“事務(wù)時(shí)間片的處理”，她還能幫你處理各種超時(shí)，進(jìn)行內(nèi)存管理，完成任務(wù)間的通信等，有了她，程序的層次也更加清晰，給系統(tǒng)添加功能也更方便，這一切在大型項(xiàng)目中越發(fā)的明顯！

我們知道了uCos能給我們提供這么多的便利，那么我們就開始使用uCos吧！

原文標(biāo)題：為什么我們需要uCos？帶你透徹理解RTOS

文章出處：【微信公眾號：玩轉(zhuǎn)單片機(jī)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯：haq