嵌人式实时操作系统uC/OS在控制工程中的应用

　　在嵌入式实时应用领域，过去一般把整个软件设计成一个前后台系统。应用程序是一个无限循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分是后台行为;中断服务程序处理异步事件，这部分是前台行为。这对于很简单的控制是比较适合的。但是在情况比较复杂的时候，工程师现在倾向于应用一个适当的操作系统来降低系统开发的难度，使得实时应用程序的设计和扩展变的容易，不需要大的改动就能增加新的功能。而uC/OS就是一个用于开发中小型项目比较合适的嵌入式实时操作系统。

　　1 uC/OS的特点

　　uC/OS是一个原代码公开的，可移植性强的实时的多任务操作系统。其实时内核采用占先式调度策略。这意味着他总是运行就绪条件下的优先级最高的任务。当一个任务A正在运行时，由于某种原因，一个比他优先级更高的任务B进入了就绪态，则立即任务A被挂起，任务B得到运行。这个原因可能是任务A本身发出了信号量激活了任务B;也有可能是任务A正在运行时，一个中断到来了，而中断服务子程序使得任务B进入了就绪态，那么完成中断后，任务B开始运行。

　　uC/OS的内核采用固定优先级的调度方法，所以每一个任务必须由程序设计者赋予一个明确的并且与其他任务不同的优先级。如果设计者希望某个任务的优先级需要根据时间的推移或条件的变化而发生改变，那么必须由设计者自己调用改变任务优先级的函数OSTaskChangePrio()来实现。例如系统中发生了一个不影响系统安全的小故障，相应的有一个故障报警任务，刚开始他的优先级较低从而总是被高优先级任务占先，所以只能每隔一段较长的时间执行一次;随着时间的推移，如果该故障得不到处理，他的优先级可以逐渐提升，直到最后达到最高优先级。

　　如果任务之间由于有共享资源出现了竞争或者死锁，是会严重影响系统安全的。因此uC/OS对共享资源提供了保护机制。一般情况下使用的是信号量方法。创建一个信号量并对他进行初始化，当一个任务需要使用一个共享资源时，他必须先申请得到这个信号量。在这个过程中即使有优先权更高的任务进入了就绪态，因为无法得到信号量，也不能使用该资源。在uC/OS中称为优先级反转。简单地说，就是高优先级任务必须等待低优先级任务的完成。在上述情况下，在2个任务之间发生优先级反转是无法避免的。所以在使用uC/OS时，必须对所开发的系统了解清楚才能选择对于某种共享资源是否使用信号量。

　　对于一个比较复杂的实时系统，并非所有的任务都至关重要，而大多是综合了软实时和硬实时两种需求。软实时系统只是要求系统尽可能执行得快，并不要求在某一特定时间内完成。硬实时系统中，任务不但要执行无误，而且要准时完成。因此给定优先级是涉及到系统调度效率的大问题，他又是和具体系统联系紧密的一项工作。