ucos-ii内核超时等待机制的分析

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1、1  引言    uC/OS-II是著名的源码公开的实时内核[1]，是专为嵌入式应用设计的，可用于各类8位16位和32位单片机或DSP。现在有很多使用者正在或已经将其移植到各种类型的芯片。因为源码公开，uC/OS-II也经常被作为嵌入式实时内核的教材，为专业人员提供了学习实时内核的难得机会。在实际使用中不管基于何种操作系统平台，应用程序经常会等待一些系统资源，如信号量，事件标志，消息等。等待类型共有三种：(1)如果不能马上获取，悬挂等待；(2)不管是否能获取资源，马上返回，不会等待；(3)如果不能马上获取资源，将进行有限时间的

2、等待，即超时等待。2  超时等待机制的基本原理    应用程序通过操作系统提供的系统调用接口获取资源时，在系统调用的入口参数里可以指定超时等待的最大时间，通常以毫秒为单位，内核会将其转化为系统的时钟滴嗒数(tick)。一般内核都会执行以下流程：    (1)如果资源能马上获取，系统调用将成功返回。    (2)如果资源不能马上获取，内核将设置一定时器进行计时，把当前任务悬挂在该资源的等待队列上，该任务从就绪表中删除，并进行调度，让出CPU的使用权。    (3)如果在指定的时间内资源变得可以获取了，定时器应马上停止计时，该任务

3、从等待队列里摘下并且重新回到就绪表中等候调度。    (4)如果定时器到时，任务应该从等待队列里摘下并且重新回到就绪表中，系统调用返回超时信息。    内核在每一个tick都会做一系列的工作，包括任务的延迟以及超时等待资源的定时器等相关的检查操作。一般来讲，在指定的时间间隔以外到达的资源和信号被认为是无效的，这也是指定超时时间间隔的原意所在，有些对时间要求苛刻的场合就有这种需求，内核必须处理好这方面的问题。3  uC/OS-II内核超时等待机制的分析    假设某任务T超时等待信号量资源R，先来分析时钟节拍函数的源代码。   

4、 voidOSTimeTick(void)    {      OS_TCB*ptcb;      OSTimeTickHook();      ptcb=OSTCBList;      while(ptcb->OSTCBPrio!=OS_IDLE_PRIO){       OS_ENTER_CRITICAL();       if(ptcb->OSTCBDly!=0){        if(--ptcb->OSTCBDly==0){         if(!(ptcb->OSTCBStat&OS_STAT_SUSPEND))

5、{//(1)         OSRdyGrp

6、=ptcb->OSTCBBity;//(2)         OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY]

7、=ptcb->OSTCBBitX;//(3)         }else  {        ptcb->OSTCBDly=1;      }     }    }   ptcb=ptcb->OSTCBNext;   OS_EXIT_CRITICAL();  }  OS_ENTER_CRITICAL();  OSTime++;  OS_EXIT_CRITICAL(); } 

8、   语句(1),(2),(3)表明：时钟中断服务程序在每一个时钟中断在需要的情况下对任务的延迟项进行减1操作，如果任务T的定时时间间隔到期（延迟项被减为0），并且任务T没有附加的挂起操作，任务T就会进入就绪表，然而该函数却没有进一步将任务T移出资源R的等待队列，也就是说此时任务T跨了两个状态，这两个状态从本质上讲是矛盾的。虽然任务T此时处于就绪状态，但未必马上就能获得执行权，这取决于任务T的优先级。在任务T没有被调度执行之前的这段时间内，假设资源R到达了，比如一个中断服务程序调用了OSSemPost函数，会是什么情况呢？我们

9、再来分析OSSemPost函数。 voidOSSemPost(OS_EVENT*pevent) {  OS_ENTER_CRITICAL();  if(pevent->OSEventGrp!=0x00){   OS_EventTaskRdy(pevent,(void*)0,OS_STAT_SEM);//(4)    OS_EXIT_CRITICAL();    OS_Sched();    return(OS_NO_ERR);  }  if(pevent->OSEventCnt<65535){   pevent->OSEven

10、tCnt++;   OS_EXIT_CRITICAL();   return(OS_NO_ERR);  }  OS_EXIT_CRITICAL();  return(OS_SEM_OVF);   }  }    从语句(4)可以看出，在资源R的等待列表中有等待任务的情况下，等