很多朋友長時間使用裸機編程,切換過來學習RTOS,就對其中很多概念產(chǎn)生了誤解。
大部分人開始學習RTOS實時操作系統(tǒng)時,對RTOS中的一些概念都不太理解。
一上來就是臨界段、調度、信號量、互斥鎖等這些概念,相信大部分都是是懵的。
不太懂這些概念很正常,一下子懂了,我倒反而覺得不正常。
1什么是多任務
這里大部分人應該都是從裸機階段過來的,裸機系統(tǒng)一般也稱之為單任務系統(tǒng)、輪詢系統(tǒng)或前后臺系統(tǒng)。
這個概念相信大家都能明白,輪詢就是在一個大while循環(huán)里執(zhí)行。前后臺系統(tǒng)就是在執(zhí)行while時,有中斷(前臺)響應的系統(tǒng)。
那么,什么是多任務呢?
當多任務操作系統(tǒng)使用某種任務調度策略允許兩個或更多進程并發(fā)共享一個處理器時,事實上處理器在某一時刻只會給一件任務提供服務。
因為任務調度機制保證不同任務之間的切換速度十分迅速,因此給人多個任務同時運行的錯覺。
---來自百度百科
初學者可以理解為:有類似上面的多個輪詢系統(tǒng)。
如下代碼,將大while中的多項事情,分為幾個事情,分別處理。
這里就要牽涉到各個任務之間的切換:任務調度。
2任務調度
說任務調度之前,先說一插曲:
我開始學RTOS時,覺得CPU這么短時間(1ms)在各個任務之間來回切換,而且切換還需要執(zhí)行那么多代碼,這樣CPU還能執(zhí)行多少代碼???
其實,我當時太低估了處理器的能力。
拿STM32F103跑72M來說,1ms時間可以執(zhí)行的代碼有多少,你們心里有概念嗎?
沿著這個問題,大家深思,其實都能明白,區(qū)區(qū)那切換(任務調度)的代碼對于CPU速度來說,可以忽略(當然,這個相對)。
任務調度
任務調度可以分搶占調度和輪詢調度。
在RTOS中,為了使任務得到實時響應,一般使用搶占調度方式,我們拿UCOS為例:
你會發(fā)現(xiàn)只程序執(zhí)行過程中,如果有高優(yōu)先級任務帶來,高優(yōu)先級任務就會打斷低優(yōu)先級任務。
直到高優(yōu)先級任務執(zhí)行完,低優(yōu)先級任務才得到相應。
這里有人可能會問:如果高優(yōu)先級一直或者長時間執(zhí)行可以嗎?
答案是:NO
這里就關系到任務優(yōu)先級分配,以及任務設計問題。
一般來說,高優(yōu)先級任務是在等待一個事件的觸發(fā),執(zhí)行一件緊急,而不會太耗時的事情。
太耗時任務一般留給低優(yōu)先級任務,在系統(tǒng)不忙時慢慢處理。
調度過程
我們設置系統(tǒng)滴答為1ms時間,那么系統(tǒng)就會間隔1ms檢查一次就緒任務中優(yōu)先級更高的任務。
這個1ms滴答是由定時器中斷產(chǎn)生,一般像在STM32由內核滴答定時器產(chǎn)生。
如上圖,他在(2)的位置就檢測到有更高優(yōu)先級任務(7)就緒,此時就會跳轉到任務(7)去執(zhí)行。
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