ARM9(三星2410/2440) 多任务抢占式调度器简易0S设计

MLXG · 发表于 2021-9-27 13:07

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本文档以ARM9（三星 2410/2440）为平台，介绍一个多任务抢占式调度器------抢占式任务调度，提供延时,挂起,恢复任务操作。最精简化，没有加入信号量邮箱等同步通信机制。只实现一个基本任务调度器的功能。
虽然不能称为操作系统，但已体现了小型嵌入式操作系统的精髓。OS代码不到1.5K，核心函数只有几个，思路简单明了。比起 UCOS，更适合用作多任务系统原理的学习入门。对初学者来说，看UCOS的源代码很容易迷糊。
回想初学嵌入式多任务系统时，什么都不懂，Jean J.Labrosse 的经典之作《嵌入式实时操作系统 uc/osII》看得我一头雾水。事实上，使我对多任务的原理印象最深的是网上的一篇文章----《建立一个属于自己的AVR的 RTOS》。
学习就应该这样，循序渐进。把一步步把简单的东西弄懂了，便没有复杂的了，所谓水到渠成。
这篇文章是面对初学者的，把很多问题简化了。希望对刚接触嵌入式多任务系统的兄弟有所帮助。
必定存在不少 bug，欢迎指正。

  什么是多任务系统？
就像我们用电脑时可以同时听歌，上网，编辑文档等。在多任务系统中，可以同时执行多个并行任务，各个任务之间互相独立。通过操作系统执行任务调度而实现宏观上的“并发运行” 。从宏观上不同的任务并发运行，好像每个任务都有自己的 CPU一样。
其实在单一CPU的情况下，是不存在真正的多任务机制的，存在的只有不同的任务轮流使用CPU，所以本质上还是单任务的。但由于 CPU 执行速度非常快，加上任务切换十分频繁并且切换的很快，所以我们感觉好像有很多任务同时在运行一样。这就是所谓的多任务机制。
多任务的最大好处是充分利用硬件资源，如在单任务时（大循环结构，如大部分 51程序）遇到 delay函数时，CPU在空转；而在多任务系统，遇到 delay或需等待资源时系统会自动运行下一个任务，等条件满足再回来运行先前的任务，这样就充分利用了 CPU，提高了效率。

任务有下面的特性：

l  动态性。任务并不是随时都可以运行的，而一个已经运行的任务并不能保证一直占有CPU直到运行完。一般有就绪态，运行态，挂起态等。
  运行态。一个运行态的任务是一个正在使用 CPU的任务。任何时刻有且只有一个运行着的任务。
  就绪态。一个就绪态任务是可运行的，等待占有 CPU的任务释放 CPU。
  挂起态。某些条件不满足而挂起不能运行的状态。