用协处理器提高μC／OS-II的实时性

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1、时钟节拍（一）2008-11-0921:53时钟节拍是μC/OS-II运行的基础，其原理就是利用定时器中断，每隔一个时钟节拍中断一次，在发生中断时，内核判断是否进行任务切换或者别的操作(如果没有时钟节拍，操作系统就不知道什么时候要任务切换了)，或者说，操作系统不知道什么时候来切换任务。任务的切换时一个很被动的过程，每隔固定的一段时间就检查一次，看有没有比现在正在运行的任务优先级高的任务处在就绪状态。节拍率一般在10~100次之间，越高则系统的额外负荷就越重。μC/OS-Ⅱ中的时钟节拍服务是通过在中断服务子程序中调用O

2、STimeTick()实现的。时钟节拍中断服务子程序OSTickISR()的代码必须用汇编语言编写，因为在C语言里不能直接处理CPU的寄存器。voidTimerInitiate(unsignedcharCrystal,unsignedcharFrequence){//Crystal晶振Frenquence时钟节拍率unsignedlongtemporary=0;temporary=1000000/(12*Frequence);temporary=65535-Crystal*temporary;TMOD=(TMOD&0

3、XF0)

4、0X01;/*Timer0工作在方式1*/TL0=(unsignedchar)temporary;TH0=(unsignedchar)(temporary>>8);TR0=1;ET0=1;}初始化定时器中断必须紧跟在多任务系统启动之后，一般放在第一个任务中。用协处理器提高μC／OS-II的实时性                                                    清华大学冯泽东邵贝贝　　引言　　μC／OS-II最多支持63个任务，并支持信号量、邮箱、消息队列等多种进程间通信

5、机制；同时，用户可以根据需求对内核中的功能模块进行裁剪。将μC／OS-II应用到嵌入式系统中，对于提高产品的质量、缩短开发周期和降低成本都有重要的意义。　　为了保证系统的实时性，μC／OS-II采用查表策略，使优先级最高的任务一旦进入就绪态就立刻可以运行。这种查表算法与应用系统的任务数目无关，执行时间是固定值，从而保证了系统的硬实时性。μC／OS-II实时内核中唯一一个执行时间受任务数目影响的函数是时钟节拍，时钟节拍的中断服务子程序需要遍历所有使用延迟函数的任务，故执行时间与任务数目有关，为非固定值。此外，时钟节拍的

6、频率也不能太高，否则会因为CPU频繁加载中断服务子程序，导致加重了CPU负荷，影响μC／OS-II的实时性。　　Freescale公司的16位HCS12X(简称“S12X”)系列单片机引入了一个协处理器，名为“XGATE”。与普通意义上的浮点协处理器不同，这个协处理器主要用来处理中断。如果采用协处理器来处理μC／OS-II时钟节拍的中断，那么主CPU无需频繁加载中断服务子程序，从而保证μC／OS-II内核的所有函数执行时间都为固定值。这样，μC／OS-II的实时性就得到了保证，还能以提高时钟节拍中断频率的方法提高应用

7、系统定时的精度。　　1单片机中的协处理器　　HCS12X系列单片机中的XGATE协处理器是精简指令集(RISC)结构的处理器，它的工作时钟频率是S12X主CPU的2倍。主CPU初始化系统时可决定使用或禁用XGATE。若使用，则XGATE在初始化后就独立地运行，并通过双端口RAM与CPU交换数据，必要时向主CPU发中断请求。　　XGATE处理完所有的中断后进入休眠态，停止运行，直到下一次中断发生。XGATE比较适合响应的中断主要是加载频率高的中断，或不带通信缓冲区的I／O中断，例如SCI发送或接收中断、PWM输出中断等

8、。而对于本身带发送、接收缓冲区的中断(如CAN中断、USB中断等)，采用协处理器处理中断优势不明显。　　μC／OS-II的时钟节拍中断是一个频繁发生的中断，所以很适合采用XGATE来响应。以下重点介绍如何用XGATE协处理器响应μC／0S—II的时钟节拍中断。　　2用XGATE实现μC／OS-II的时钟节拍　　μC／0S-11的时钟节拍中断可以采用单片机的实时中断(Real-TimeInterrupt，RTI)来实现。当然也可以使用定时器中的计数器来产生时钟节拍，原理相同，方法近似。使用XGATE来响应RTI中断，实

9、现时钟节拍时，XGATE协处理器和主CPU的分工如表1所列。点击看原图　　XGATE负责响应RTI中断，实现时钟节拍，并完成任务延时计数；在任务延时完成后，通知CPU进行任务调度。另外，XGATE还用来响应其他中断，在需要任务调度时通知CPU。主CPU则只负责运行任务(包括系统任务)和任务调度，只有在需要任务调度时才会加载中断服务子程序。使用X