uCOS-III学习-初识ucos

前言

在嵌入式这个领域里，我们首先接触的就是单片机，单片机又首先从51单片机入门，单片机编程通常都是指裸机编程，即不加入任何 RTOS（Real Time Operation System 实时操作系统）的程序。常用的 RTOS 有国外的 FreeRTOS、ucOS、 RTX和国内的Huawei LiteOS、和 RT-Thread等，其中尤以开源且免费的 FreeRTOS的市场占有率最高，历史悠久的 ucos屈居第二。

在裸机系统中，所有的程序基本都是自己写的，所有的操作都是在一个无限的大循环里面实现。现实生活中的很多中小型的电子产品用的都是裸机系统，而且也能够满足需求。但是为什么还要学习 RTOS 编程，偏偏还要整个操作系统进来。一是项目需要，随着产品要实现的功能越来越多，单纯的裸机系统已经不能够完美地解决问题，反而会使编程变得更加复杂，如果想降低编程的难度，我们可以考虑引入 RTOS 实现多任务管理，这是使用RTOS 的最大优势。二是学习的需要，必须学习更高级的东西，实现更好的职业规划，为将来走向人生巅峰迎娶白富美做准备，而不是一味的在裸机编程上面死磕。作为一个合格的嵌入式软件工程师，学习是永远不能停止的事，时刻都在为将来准备。书到用时方恨少，我希望机会来临时你不要有这种感觉。

裸机系统与多任务系统

裸机系统

裸机系统通常分成轮询系统和前后台系统
轮询系统

即是在裸机编程的时候，先初始化好相关的硬件，然后让主程序在一个死循环里面不断循环，顺序地做各种事情，轮询系统是一种非常简单的软件结构，通常只适用于那些只需要顺序执行代码且不需要外部事件来驱动的就能完成的事情。在代码中，如果只是实现 LED 翻转，串口输出，液晶显示等这些操作，那么使用轮询系统将会非常完美。但是，如果加入了按键操作等需要检测外部信号的事件，用来模拟紧急报警，那么整个系统的实时响应能力就不会那么好了。假设DoSomething3 是按键扫描，当外部按键被按下，相当于一个警报，这个时候，需要立马响应，并做紧急处理，而这个时候程序刚好执行到DoSomething1，要命的是 DoSomething1需要执行的时间比较久，久到按键释放之后都没有执行完毕，那么当执行到 DoSomething3的时候就会丢失掉一次事件。足见，轮询系统只适合顺序执行的功能代码，当有外部事件驱动时，实时性就会降低。

int main(void)
{
 /* 硬件相关初始化 */
 HardWareInit();

 /* 无限循环 */
 for (;;) {
 /* 处理事情 1 */
 DoSomething1();

 /* 处理事情 2 */
 DoSomething2();

/* 处理事情 3 */
 DoSomething3();
 }
}

前后台系统
前后台系统是在轮询系统的基础上加入了中断。外部事件的响应在中断里面完成，事件的处理还是回到轮询系统中完成，中断在这里我们称为前台， main 函数里面的无限循环我们称为后台。

int flag1 = 0;
int flag2 = 0;
int flag3 = 0;

int main(void)
{
/* 硬件相关初始化 */
HardWareInit();

 /* 无限循环 */
 for (;;) {
  if (flag1) {
  /* 处理事情 1 */
  DoSomethin1();
  }

  if (flag2) {
  /* 处理事情 2 */
  DoSomething2();
  }

  if (flag3) {
  /* 处理事情 3 */
  DoSomething3();
  }
 }
}

 void ISR1(void)
 {
 /* 置位标志位 */
 flag1 = 1;
 /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理
 如果事件处理时间比较长，在回到前台处理 */
 DoSomethin1();
 }

 void ISR2(void)
 {
/* 置位标志位 */
 flag1 = 2;

 /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理
 如果事件处理时间比较长，在回到前台处理 */
 DoSomethin2();
 }

 void ISR3(void)
 {
 /* 置位标志位 */
 flag3 = 1;

 /*如果事件处理时间比较长，在回到前台处理 */
 DoSomethin3();
 }

多任务系统

相比前后台系统，多任务系统的事件响应也是在中断中完成的，但是事件的处理是在任务中完成的。在多任务系统中，任务跟中断一样，也具有优先级，优先级高的任务会被优先执行。当一个紧急的事件在中断被标记之后，如果事件对应的任务的优先级足够高，就会立马得到响应。相比前后台系统，多任务系统的实时性又被提高了。

int flag1 = 0;
int flag2 = 0;
int flag3 = 0;

int main(void)
{
/* 硬件相关初始化 */
HardWareInit();

/* OS 初始化 */
RTOSInit();

/* OS 启动，开始多任务调度，不再返回 */
RTOSStart();
 }

void ISR1(void)
{
/* 置位标志位 */
 flag1 = 1;
 }

void ISR1(void)
{
 /* 置位标志位 */
 flag1 = 2;
 }

void ISR3(void)
 {
 /* 置位标志位 */
 flag3 = 1;
 }

 void DoSomething1(void)
{
/* 无限循环，不能返回 */
 for (;;) {
 /* 任务实体 */
 if (flag1) {

     }
   }
 }

 void DoSomething2(void)
 {
 /* 无限循环，不能返回 */
 for (;;) {
 /* 任务实体 */
 if (flag2) {

     }
   }
 }

void DoSomething3(void)
{
 /* 无限循环，不能返回 */
 for (;;) {
 /* 任务实体 */
 if (flag3) {

     }
    }
 }

相比前后台系统中后台顺序执行的程序主体，在多任务系统中，根据程序的功能，我们把这个程序主体分割成一个个独立的，无限循环且不能返回的小程序，这个小程序我们称之为任务。每个任务都是独立的，互不干扰的，且具备自身的优先级，它由操作系统调度管理。加入操作系统后，我们在编程的时候不需要精心地去设计程序的执行流，不用担心每个功能模块之间是否存在干扰。加入了操作系统，我们的编程反而变得简单了。整个系统随之带来的额外开销就是操作系统占据的那一丁点的 FLASH 和 RAM。现如今，单片机的 FLASH和 RAM是越来越大，完全足以抵挡 RTOS 那点开销。
以上内容为学习野火哥uCOS的笔记。