寫在前面：
由于時間的不足與學習的碎片化，寫博客變得有些奢侈。
但是對于記錄學習（忘了以后能快速復習）的渴望一天天變得強烈。
既然如此
不如以天為單位，以時間為順序，僅僅將博客當做一個知識學習的目錄，記錄筆者認為最通俗、最有幫助的資料，并盡量總結幾句話指明本質，以便于日后搜索起來更加容易。
標題的結構如下：“類型”：“知識點”——“簡短的解釋”
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2024.03.02
- 九、UCOSIII：創建任務
- 1、任務的定義
- 2、定義任務棧
- 3、定義任務函數
- 4、定義任務控制塊TCB
- 5、任務創建函數
- 6、任務棧初始化函數
- 7、將任務添加到就緒列表
- 8、全局變量的聲明方法
九、UCOSIII：創建任務
1、任務的定義
在裸機系統中，系統的主體就是main函數里面順序執行的無限循環，這個無限循環里面CPU按照順序完成各種事情。
在多任務系統中，我們根據功能的不同，把整個系統分割成一個個獨立的且無法返回的函數，這個函數我們稱為任務。
void task_entry (void *parg)
{/* 任務主體，無限循環且不能返回 */for (;;){/* 任務主體代碼 */}
}
2、定義任務棧
/*
************************************************************************************************************************
* TCB & STACK & 任務聲明
************************************************************************************************************************
*/
#define TASK1_STK_SIZE 20
#define TASK2_STK_SIZE 20static CPU_STK Task1Stk[TASK1_STK_SIZE];
static CPU_STK Task2Stk[TASK2_STK_SIZE];static OS_TCB Task1TCB;
static OS_TCB Task2TCB;void Task1( void *p_arg );
void Task2( void *p_arg );
在多任務系統中，有多少個任務就需要定義多少個任務棧。
任務棧的大小由宏定義控制，在μC/OS-III中， 空閑任務的棧最小應該大于128，那么我們這里的任務的棧也暫且配置為128。
（但是代碼里任務棧數量為20）
任務棧其實就是一個預先定義好的全局數據，數據類型為CPU_STK。
在μC/OS-III中，凡是涉及數據類型的地方， μC/OS-II都會將標準的C數據類型用typedef重新取一個類型名，命名方式則采用見名之義的方式命名且統統大寫。
3、定義任務函數
任務是一個獨立的函數，函數主體無限循環且不能返回。
任務的代碼示意如下：
/* flag 必須定義成全局變量才能添加到邏輯分析儀里面觀察波形
** 在邏輯分析儀中要設置以 bit 的模式才能看到波形，不能用默認的模擬量
*/
uint32_t flag1;
uint32_t flag2;/* 任務1 */
void Task1( void *p_arg )(2)
{
for ( ;; ) {flag1 = 1;delay( 100 );flag1 = 0;delay( 100 );}//任務是一個獨立的、無限循環且不能返回的函數。
}/* 任務2 */
void Task2( void *p_arg )(3)
{
for ( ;; ) {flag2 = 1;delay( 100 );flag2 = 0;delay( 100 );}
}
4、定義任務控制塊TCB
/*
************************************************************************************************************************
************************************************************************************************************************
* 數據類型
************************************************************************************************************************
************************************************************************************************************************
*/typedef struct os_rdy_list OS_RDY_LIST;
typedef void (*OS_TASK_PTR)(void *p_arg);
typedef struct os_tcb OS_TCB;
/*
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* 就緒列表
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*/
struct os_rdy_list
{OS_TCB *HeadPtr;OS_TCB *TailPtr;
};
在裸機系統中，程序的主體是CPU按照順序執行的。而在多任務系統中，任務的執行是由系統調度的。
系統為了順利的調度任務， 為每個任務都額外定義了一個任務控制塊TCB（Task ControlBlock），這個任務控制塊就相當于任務的身份證， 里面存有任務的所有信息，比如任務的棧，任務名稱，任務的形參等。
有了這個任務控制塊之后， 以后系統對任務的全部操作都可以通過這個TCB來實現。
TCB是一個新的數據類型， 在os.h這個頭文件中聲明，使用它可以為每個任務都定義一個TCB實體。
目前TCB里面的成員還比較少，只有棧指針和棧大小。其中為了以后操作方便，我們把棧指針作為TCB的第一個成員。
5、任務創建函數
#include "os.h"void OSTaskCreate (OS_TCB *p_tcb, OS_TASK_PTR p_task, void *p_arg,CPU_STK *p_stk_base,CPU_STK_SIZE stk_size,OS_ERR *p_err)
{CPU_STK *p_sp;p_sp = OSTaskStkInit (p_task,p_arg,p_stk_base,stk_size);p_tcb->StkPtr = p_sp;p_tcb->StkSize = stk_size;*p_err = OS_ERR_NONE;
}
任務的棧，任務的函數實體，任務的TCB最終需要聯系起來才能由系統進行統一調度。
那么這個聯系的工作就由任務創建函數 OSTaskCreate來實現，該函數在os_task.c中定義，所有跟任務相關的函數都在這個文件定義。
- OSTaskCreate函數遵循μC/OS-III中的函數命名規則，以大小的OS開頭，表示這是一個外部函數，可以由用戶調用，以OS_開頭的函數表示內部函數，只能由μC/OS-III內部使用。緊接著是文件名，表示該函數放在哪個文件，最后是函數功能名稱。
- p_tcb是任務控制塊指針。
- p_task 是任務函數名，類型為OS_TASK_PTR，原型聲明在os.h中
- p_arg是任務形參，用于傳遞任務參數。 p_stk_base 用于指向任務棧的起始地址。 stk_size 表示任務棧的大小。
- p_err 用于存錯誤碼，μC/OS-III中為函數的返回值預先定義了很多錯誤碼，
錯誤碼是枚舉類型的數據，在os.h中定義 OSTaskStkInit()是任務棧初始化函數。 當任務第一次運行的時候， 加載到CPU寄存器的參數就放在任務棧里面，在任務創建的時候，預先初始化好棧。 - OSTaskStkInit()函數在os_cpu_c.c中定義
- p_tcb->StkPtr = p_sp;
將剩余棧的棧頂指針p_sp保存到任務控制塊TCB的第一個成員StkPtr中。 - p_tcb->StkSize = stk_size;
將任務棧的大小保存到任務控制塊TCB的成員StkSize中。 - *p_err = OS_ERR_NONE;
函數執行到這里表示沒有錯誤，即OS_ERR_NONE。
6、任務棧初始化函數
#include "os.h"/* 任務堆棧初始化 */
CPU_STK *OSTaskStkInit (OS_TASK_PTR p_task,void *p_arg,CPU_STK *p_stk_base,CPU_STK_SIZE stk_size)
{CPU_STK *p_stk;p_stk = &p_stk_base[stk_size];/* 異常發生時自動保存的寄存器 */*--p_stk = (CPU_STK)0x01000000u; /* xPSR的bit24必須置1 */*--p_stk = (CPU_STK)p_task; /* 任務的入口地址 */*--p_stk = (CPU_STK)0x14141414u; /* R14 (LR) */*--p_stk = (CPU_STK)0x12121212u; /* R12 */*--p_stk = (CPU_STK)0x03030303u; /* R3 */*--p_stk = (CPU_STK)0x02020202u; /* R2 */*--p_stk = (CPU_STK)0x01010101u; /* R1 */*--p_stk = (CPU_STK)p_arg; /* R0 : 任務形參 *//* 異常發生時需手動保存的寄存器 */*--p_stk = (CPU_STK)0x11111111u; /* R11 */*--p_stk = (CPU_STK)0x10101010u; /* R10 */*--p_stk = (CPU_STK)0x09090909u; /* R9 */*--p_stk = (CPU_STK)0x08080808u; /* R8 */*--p_stk = (CPU_STK)0x07070707u; /* R7 */*--p_stk = (CPU_STK)0x06060606u; /* R6 */*--p_stk = (CPU_STK)0x05050505u; /* R5 */*--p_stk = (CPU_STK)0x04040404u; /* R4 */return (p_stk);
}
-
p_task是任務名，指示著任務的入口地址，在任務切換的時候，需要加載到R15， 即PC寄存器，這樣CPU就可以找到要運行的任務。
-
p_arg 是任務的形參，用于傳遞參數，在任務切換的時候，需要加載到寄存器R0。R0寄存器通常用來傳遞參數。
-
p_stk_base 表示任務棧的起始地址。
-
stk_size 表示任務棧的大小， 數據類型為CPU_STK_SIZE，在Cortex-M3內核的處理器中等于4個字節，即一個字。
-
p_stk = &p_stk_base[stk_size];
獲取任務棧的棧頂地址，ARMCM3處理器的棧是由高地址向低地址生長的。所以初始化棧之前， 要獲取到棧頂地址，然后棧地址逐一遞減即可。 -
/* 異常發生時自動保存的寄存器 */ 下面的八行
任務第一次運行的時候，加載到CPU寄存器的環境參數我們要預先初始化好。初始化的順序固定， 首先是異常發生時自動保存的8個寄存器，即xPSR、R15、R14、R12、R3、R2、R1和R0。其中xPSR寄存器的位24必須是1， R15PC指針必須存的是任務的入口地址，R0必須是任務形參，剩下的R14、R12、R3、R2和R1為了調試方便，填入與寄存器號相對應的16進制數。 -
/* 異常發生時需手動保存的寄存器 */ 下面的八行
剩下的是8個需要手動加載到CPU寄存器的參數，為了調試方便填入與寄存器號相對應的16進制數。 -
返回棧指針p_stk，這個時候p_stk指向剩余棧的棧頂。
7、將任務添加到就緒列表
任務創建好之后，我們需要把任務添加到一個叫就緒列表的數組里面，表示任務已經就緒，系統隨時可以調度。
int main(void)
{ OS_ERR err;/* 初始化相關的全局變量 */OSInit(&err);/* 創建任務 */OSTaskCreate ((OS_TCB*) &Task1TCB, (OS_TASK_PTR ) Task1, (void *) 0,(CPU_STK*) &Task1Stk[0],(CPU_STK_SIZE) TASK1_STK_SIZE,(OS_ERR *) &err);OSTaskCreate ((OS_TCB*) &Task2TCB, (OS_TASK_PTR ) Task2, (void *) 0,(CPU_STK*) &Task2Stk[0],(CPU_STK_SIZE) TASK2_STK_SIZE,(OS_ERR *) &err);/* 將任務加入到就緒列表 */OSRdyList[0].HeadPtr = &Task1TCB;OSRdyList[1].HeadPtr = &Task2TCB;/* 啟動OS，將不再返回 */ OSStart(&err);
}
把任務TCB指針放到OSRDYList數組里面。
OSRdyList定義如下
OS_CFG_PRIO_MAX是一個定義，表示這個系統支持多少個優先級（剛開始暫時不支持多個優先級，往后章節會支持）， 目前這里僅用 來表示這個就緒列表可以存多少個任務的TCB指針。
具體的宏在os_cfg.h中定義
OSRdyList是一個類型為OS_RDY_LIST的全局變量， 在os.h中定義
μC/OS-III中中會為每個數據類型重新取一個大寫的名字。
OS_RDY_LIST里面目前暫時只有兩個TCB類型的指針，一個是頭指針，一個是尾指針。
需要使用頭尾指針來將TCB串成一個雙向鏈表。
8、全局變量的聲明方法
在μC/OS-III中，需要使用很多全局變量，這些全局變量都在os.h這個頭文件中定義，但是os.h會被包含進很多的文件中， 那么編譯的時候，os.h里面定義的全局變量就會出現重復定義的情況，而我們要的只是os.h里面定義的全局變量只定義一次， 其他包含os.h頭文件的時候只是聲明。
通常我們的做法都是在C文件里面定義全局變量，然后在頭文件里面加extern聲明，哪里需要使用就在哪里加extern聲明。
但是μC/OS-III中，文件非常多，這種方法可行，但不現實。所以就有了現在在os.h頭文件中定義全局變量， 然后在os.h文件的開頭加上 代碼清單:任務-17 的宏定義的方法。
但是到了這里還沒成功， μC/OS-III再另外新建了一個os_var.c的文件，在里面包含os.h， 且只在這個文件里面定義OS_GLOBALS這個宏
如果沒有定義OS_GLOBALS這個宏，那么OS_EXT就為空，否則就為extern。
經過這樣處理之后，在編譯整個工程的時候，只有var.c里面的os.h的OS_EXT才會被替換為空，即變量的定義， 其他包含os.h的文件因為沒有定義OS_GLOBALS這個宏，則OS_EXT會被替換成extern，即變成了變量的聲明。 這樣就實現了在頭文件中定義變量。
】雙向循環帶頭鏈表的增刪查改詳解（天才設計的鏈表結構，應用簡單逆天！！！！！）)
