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UC/OS三种临界区管理机制(ucosii临界区)

gowuye 2024-04-25 04:43 9 浏览 0 评论

1、临界段与临界资源

操作系统中有两个名词,临界段和临界资源。

1.1、临界段

代码的临界段也称为临界区,指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行,则不允许任何中断打入。为确保临界段代码的执行,在进入临界段之前要关中断,而临界段代码执行完以后要立即开中断。

1.2、临界资源

临界资源在一段时间内只允许一个进程访问的资源。又称独占资源。资源可以是输入输出设备,例如打印机、键盘、显示器,资源也可以是一个变量,一个结构或一个数组等。

2、三种临界区管理机制

2.1、示例代码

在μC/OS-II中有三种临界区管理方式,是在oc_cpu.h文件中通过宏OS_CRITICAL_METHOD来控制,如下图为8086临界区实现方式

2.2、PSW(程序状态字)

不管是何种芯片,进入临界区的思想是不变的,就是失能控制PSW(Program Status Word)中的IF(中断标志位)标志位。8086的标志寄存器如下图所示。不同芯片的PSW略微不同。

2.3、方法一

方法1是直接将OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()定义为处理器的关闭(CLI)和打开(STI)中断指令。STI(Set Interrupt) 为开中断,CLI(Clear Interrupt) 为关中断,这里设置的是PSW(Program Status Word)中的中断标志位。

但这种方法有一个隐患,如果在关闭中断后调用μC/OS函数,当函数返回后,中断将被打开!严格意义上的关闭中断应该是执行OS_ENTER_CRITICAL()后中断始终是关闭的, 方法1显然不满足要求。但方法1的优点是简单,执行速度快(只有一条指令)。

2.4、方法二

OS_ENTER_CRITICAL()会在关中断前保存之前的标志寄存器内容到堆栈中,随之将中断关闭,OS_EXIT_CRITICAL()从堆栈中恢复之前保存的状态。

PUSHF是将标志寄存器入栈,POPF是将栈顶的内容弹出到标志寄存器中。

但是一些编译器不能很好地优化内联代码,因此,此方法可能无法正常工作。因为编译器可能不够智能,无法知道堆栈指针已经被更改(通过PUSHF指令),此时再想去访问堆栈中的数据极大可能出现错误的值,从而导致应用程序的崩溃。

2.5、方法三

一些编译器提供了扩展的接口允许用户获取PSW中的值,并将此状态值保存在声明的变量中,随之将中断关闭,在退出临界区时,在将上面保存的值恢复到PSW中。

OSCPUSaveSR以及OSCPURestoreSR是在os_cpu_a.s文件中定义的,使用汇编指令实现的。

这种方法的优点就是安全可靠,缺点就是执行速度较上面两种慢,因为进入和退出临界区的汇编代码可能不止一条,而且还需要访问内存变量cpu_sr。

3、获取UCOS源码

可以在官网中获取一些单片机型号的示例代码,如下链接。

Micrium Examples:http://weston-embedded.com/micrium-examples

进入页面后,可以在页面下方找常用单片机型号的示例程序,但是需要注册登陆之后才可以下载,使用QQ邮箱注册官网还不认为是一个有效的邮箱。在此我已经下载了STM32103/107的示例代码了,有需要的可以关注“typedef”微信公众号在后台回复“TD600006”可获得百度云链接。

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