实时操作系统μC/OS-II的改进与应用研究

　　传统的嵌入式系统设计大多采用单任务顺序机制，应用程序是一个无限的大循环，所有的事件都按顺序执行，与时间相关性较强的事件靠定时中断来保证，由此带来系统的稳定性、实时性较差;尤其当系统功能较复杂，且对实时性要求较严格时，这种单任务机制的弱点暴露无遗。本文引入的嵌入式操作系统μC/OS-II是一个多任务的实时内核，主要提供任务管理功能。在实时系统中的多个任务，必须决定这些任务的优先级顺序，任务调度算法需要动态为就绪任务的优先级排序。为了满足对实时性要求越来越高的需要，同时避免频繁改变就绪任务的优先级，在分析μC/OS-II源代码的基础上，对其调度算法进行改进。

　　1 μC/OS-II概述

　　μC/OS-II是一个完整的，可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核;支持56个用户任务，支持信号量、邮箱、消息队列等常用的进程间通信机制;适用于各种微控制器和微处理器;所有代码用ANSI C语言编写，程序的可读性强，具有良好的可移植性，已被移植到多种处理器架构中，在某些实时性要求严格的领域中得到广泛应用。

　　1.1 工作原理

　　μC/OS-II的核心工作原理是：近似地让最高

　　优先级的就绪任务处于运行状态。首先初始化MCU，再进行操作系统初始化，主要完成任务控制块TCB初始化，TCB优先级表初始化，TCB链表初始化，事件控制块(ECB)链表初始化，空任务的创建等。然后，开始创建新任务，并可在新创建的任务中再创建其他新任务。最后，诃用OSStart()函数启动多任务调度。在多任务调度开始后，启动时钟节拍源开始计时，此节拍源给系统提供周期性的时钟中断信号，实现延时和超时确认。

　　1.2 任务调度

　　操作系统在下面的情况下进行任务调度：中断(系统占用的时间片中断OSTimeTick()、用户使用的中断)和调用API函数(用户主动调用)。一种是当时钟中断来临时，系统把当前正在执行的任务挂起，保护现场，进行中断处理，判断有无任务延时到期;若没有别的任务进入就绪态，则恢复现场继续执行原任务。另一种调度方式是任务级的调度，即调用API函数(由用户主动调用)，足通过发软中断命令或依靠处理器在任务执行中调度。当没有任何任务进入就绪态时，就去执行空任务。

　　2 调度算法的改进

　　2.1 实时系统的调度策略

　　在操作系统的多任务调度算法的设计上，要根据系统的具体需求来确定调度策略。实时调度策略按不同的方法可以分为：静态/动态，基于优先级/不基于优先级，抢占式/非抢占式，单处理器/多处理器。其中，静态是指在任务的整个生命期内优先级保持不变，任务的优先级是在系统建立任务时确定的;动态是指在任务的生命期内，随时确定或改变它的优先级别，以适应系统工作环境和条件的变化。