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在单片机中嵌入操作系统的利弊

来源:今日电子 / 作者:王铁勇 吴盘龙 刘贞报?? 2007年03月05日 ?? 收藏0
外部产生了一个中断,而在中断服务程序中需要显示屏显示其他信息。这样,退出中断服务程序后,原有的信息就可能被破坏了。而在μC/OS-II中采用信号量的方法时,只有显示屏把原有信息显示完毕后才可以显示新信息,从而可以避免这个现象。不过,采用这种方法是以牺牲系统的实时性为代价的。如果显示原有信息需要耗费大量时间,系统只好等待。从结果上看,等于延长了中断响应时间,这对于未显示信息是报警信息的情况,无疑是致命的。发生这种情况,在μC/OS-II中称为优先级反转,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,在两个任务之间发生优先级反转是无法避免的。所以在使用μC/OS-II时,必须对所开发的系统了解清楚,才能决定对于某种共享资源是否使用信号量。

?????? μC/OS-II在单片机使用中的一些特点

?????? 1.在单片机系统中嵌入μC/OS-II将增强系统的可靠性,并使得调试程序变得简单。以往传统的单片机开发工作中经常遇到程序跑飞或是陷入死循环。可以用看门狗解决
程序跑飞问题,而对于后一种情况,尤其是其中牵扯到复杂数学计算的话,只有设置断点,耗费大量时间来慢慢分析。如果在系统中嵌入μC/OS-II的话,事情就简单多了。可以把整个程序分成许多任务,每个任务相对独立,然后在每个任务中设置超时函数,时间用完以后,任务必须交出CPU的使用权。即使一个任务发生问题,也不会影响其他任务的运行。这样既提高了系统的可靠性,同时也使得调试程序变得容易。

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2.在单片机系统中嵌入μC/OS-II将增加系统的开销。现在所使用的51单片机,一般是指87C51或者89C51,其片内都带有一定的RAM和ROM。对于一些简单的程序,如果采用传统的编程方法,已经不需要外扩存储器了。如果在其中嵌入μC/OS-II的话,在只需要使用任务调度、任务切换、信号量处理、延时或超时服务的情况下,也不需要外扩ROM了,但是外扩RAM是必须的。由于μC/OS-II是可裁减的操作系统,其所需要的RAM大小就取决于操作系统功能的多少。举例来说,μC/OS-II允许用户定义最大任务数。由于每建立一个任务,都要产生一个与之相对应的数据结构TCB,该数据结构要占用很大一部分内存空间。所以在定义最大任务数时,一定要考虑实际情况的需要。如果定得过大,势必会造成不必要的浪费。嵌入μC/OS-II以后,总的RAM需求可以由如下表达式得出:

?????? RAM总需求=应用程序的RAM需求+内核数据区的RAM需求+(任务栈需求+最大中断嵌套栈需求)·任务数
所幸的是,μC/OS-II可以对每个任务分别定义堆栈空间的大小,开发人员可根据任务的实际需求来进行栈空间的分配。但在RAM容量有限的情况下,还是应该注意一下对大型数组、数据结构和函数的使用,别忘了,函数的形参也是要推入堆栈的。

?????? 3.μC/OS-II的移植也是一件需要值得注意的工作。如果没有现成的移植实例的话,就必须自己来编写移植代码。虽然只需要改动两个文件,但仍需要对相应的微处理器比较熟悉才行,最好参照已有的移植实例。另外,即使有移植实例,在编程前最好也要阅读一下,因为里面牵扯到堆栈操作。在编写中断服务程序时,把寄存器推入堆栈的顺序必须与移植代码中的顺序相对应。

?????? 4.和其他一些著名的嵌入式操作系统不同,μC/OS-II在单片机系统中的启动过程比较简单,不像有些操作系统那样,需要把内核编译成一个映像文件写入ROM中,上电复位后,再从ROM中把文件加载到RAM中去,然后再运行应用程序。μC/OS-II的内核是和应用程序放在一起编译成一个文件的,使用者只需要把这个文件转换成HEX格式,写入ROM中就可以了,上电后,会像普通的单片机程序一样运行。

?????? 结语

?????? 由以上介绍可以看出,μC/OS-II具有免费、使用简单、可靠性高、实时性好等优点,但也有移植困难、缺乏必要的技术支持等缺点,尤其不像商用嵌入式系统那样得到广泛使用和持续的研究更新。但开放性又使得开发人员可以自行裁减和添加所需的功能,在许多应用领域发挥着独特的作用。当然,是否在单片机系统中嵌入μC/OS-II应视所开发的项目而定,对于一些简单的、低成本的项
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单片机? 操作系统? μC/OS-II?

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