关于uC/OS的简单学习(转)

1.微内核

与Linux的首要区别是，它是一个微内核，内核所实现的功能非常简单，主要包括：

一些通用函数，如TaskCreate()，OSMutexPend()，OSQPost()等。
中断处理函数，且处理函数非常简单，一般仅是向相应的Task发消息，唤醒该Task来处理中断任务。
一个高效的调度器，这是OS的灵魂，实现多任务间的调度（包括调度点、调度算法、任务切换等）。

好像就这么点，呵呵。它不支持内存保护，即不像Linux那样分用户空间、内核空间。如一个Task运行时，可调用内核函数TaskCreate()创建另一个Task。

另外像一般操作系统中的内核模块（如设备驱动、网络、文件系统等）都是在Task中完成。如专门有个网络任务Net_Task，负责处理网络相关的内容，当其他Task需要向网络发数据时，就发消息给该Net_Task，当网卡接收到数据时，产生中断，中断程序一般也是发消息给该Net_Task，从而该任务被唤醒来处理。

而Linux中呢，这些module都被写在内核中，同时提供系统调用接口给用户层，用户层的多任务共享这些代码，就仿佛自身Task拥有这些功能（向内核借用功能）。其实说到底，原理是差不多的，都是去借用功能，但不同的设计策略，带来的是完全不同的代码结构、应用开发等。

uC/OS这种内核一般适于简单的嵌入式系统。

2.实时调度器

这是uC/OS的核心所在，如前所述，系统所有功能都是在多个Task中完成的，而多Task之外的代码仅是一些非常简单的中断处理函数。那么task调度就至关重要，必须分清楚轻重缓急的任务，确定某时刻应该执行哪个task。也就是说，不能寄希望于内核、中断程序会完成重要的工作，那是Linux。

因此uC/OS设计了实时调度器。不同于Linux中的基于时间片轮转的调度方法，uC/OS采用的是基于优先级的调度方法。其实也很简单，就是给每个task设定一个唯一的priority（现在的内核也支持多个相同优先级任务了），且每个task维护自己的状态（可运行，挂起等）。当task或者中断处理程序执行到调度点时（Linux中，中断处理程序也属于某个task的一部分，只不过是内核态而已，回忆回忆，呵呵，而uC/OS中他们是完全不同的执行体），查找所有可运行状态的task，选择priority最高的task执行，所以一般时间要求性高的任务，优先级会比较高。当然，在运行中可以动态改变优先级（都是在task体中完成的啊）。

调度点在哪呢？TaskCreate()，OSMutexPend()，OSQPost()这些函数都是哈，它们一般会修改相应task的状态（或唤醒、或挂起等等），然后开始调度。一个原则是系统任意时刻，要么运行在中断程序中，要么运行在priority最高的task体中，所以任何task的状态改变、或priority改变之后，都要进行调度。

调度函数虽然是内核提供的函数，但却可以由用户task不加保护地调用，这也是和Linux的区别。

3.开发

开发非常简单，基本不存在内核开发，因为功能都是task中做得嘛。Uc/OS的内核代码很少，也非常简单，主要包括Ucos_os、Ucos_cpu两部分，作移植只要修改后一部分即可。它们提供了通用的内核函数，调度器，以及几个task的执行体等。

系统启动时，和Linux差不多，是一个串行流程，执行一些初始化（如设置中断、分配一些全局变量等），然后调用TaskCreate()创建几个系统task（仅是因为它们是系统自动创建的，功能也比较特别，运行后与其他task是一样的哈），然后再创建一个MainTask，该task的执行体为函数main()，这是用户开发的起点。最后调用OSStart()启动多任务系统，首先选择一个优先级最高的可运行态任务运行，这以后就是多task、中断程序相互纠缠、配合运行了。

再回过头来看OS，其实它的执行流（我想不出什么好词）和一般的无os的前后台程序是一样的。怎么讲？比如我用uc/os设计一个3任务的系统，各个task间相互发消息（或通过中断）来切换。那么如果用前后台程序来设计，程序的主体有3段，每段中有很多goto语句来跳转到另一段。哈哈！如果你够牛逼，你可以绞尽脑汁来设计好这其中的跳转方法，那么你的程序里没有额外的系统开销，效率还可能高一些。但这显然没有用os开发来得方便，这也许就是os最初诞生的原因吧。