[發明專利]一種高效實時多任務操作系統內核

有效

• 申請號: 200910127320.2
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101826032A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 古俊銀
• 申請（專利權）人: 英偉力新能源科技(上海)有限公司
• 主分類號: G06F9/46
• 分類號: G06F9/46
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉粉寶

技術領域

本發明涉及計算機技術，特別是嵌入式單片機技術。

技術背景

在電力電子應用中，電源控制一般在10KHz-50KHz電壓電流閉環；電機調速一 般在1KHz-10KHz閉環。速度閉環一般在50-500Hz閉環。另外還有I/O處理， 通訊，界面等不同速度等級的任務。采用常規的順序執行加中斷的方法，一般都要 采用DSP才能達到要求。本發明基于對8051結構的多組通用寄存器的資源分配，避 免了任務調度時對通用寄存器組的保護及恢復，從而實現了一個高效的實時多任務 操作系統內核。在一個20MIPS的增強型8051單片機上，本內核執行速度僅為10μs。

發明內容

本發明針對實時多任務的工業控制要求，提出了一種基于8051的高效實時多任 務操作系統內核。其特征是，以通用寄存器組劃分任務，每組通用寄存器組只供一 個任務使用；以中斷或非中斷驅動任務調度，在任務調度時只保存特殊寄存器內容 (A，B，PSW，DPTR，PC)；每個任務的特殊寄存器組有各自的內容映射區；每次調度 任務時，先將該任務狀態字找出被調度的任務在內存映射區的偏移量，并將該任務 的特殊寄存器恢復，即恢復該任務的斷點及斷點處狀態及特殊寄存器值；由于PSW 包含了通用寄存器組的信息，且各個任務只使用各自的通用寄存器組，故不需保護 及恢復通用寄存器組，從而大大提高了執行速度。

附圖說明

圖1為為各個任務所分配的通用寄存器組及特殊寄存器組的內存映射。由于資源 的限制，將RB3由Task3及中斷共享，即Task3只能使用RB3的R0-R3，而中斷只能 使用RB3的R4-R7。

圖2為對應一個任務的特殊寄存器的內存映射區結構。

圖3為系統程序流程圖。

圖4為每個任務的程序流程圖。

圖5為中斷處理中的任務調度流程圖。

具體實施方法

如圖1所示，將4組通用寄存分別分配給Task0，Task1，Task2，Task3。其中， 由于資源限制，RB3由Task3及中斷分享，即R0-R3給Task3，R4-R7給中斷使用。 圖2給出了對應于每一個任務的特殊寄存器內存映射的結構，

由于PSW.4及PSW.3選擇了通用寄存器組，故該兩位也就決定了任務號。

圖3為系統程序結構圖。我們看到，各個框圖間沒有直接聯系。任務調度可以由 中斷完成，也可以在每個任務結束時完成。

圖4為一個任務的基本結構。除去常規的事件處理程序外，每個任務可以處理所 有任務的狀態位。我們規定TaskSta.0，TaskSta.1，TaskSta.2，TaskSta.3分別表 示Task0，Task1，Task2，Task3的狀態，“1”為激活，“0”為掛起，并且規定優先 級為Task0，Task1，Task2，Task3遞減。每次本任務結束時，即消除該狀態位。

圖5為中斷程序的任務調度流程圖。將PSW.4及PSW.3做為偏移量，即可找出當 前任務的內存映射區，并將當前任務的特殊寄存器內容保存。任務狀態位則可以在 中斷中處理，也可以在普通任務中處理。根據任務狀態字，即可找出目前優先級最 高的任務號；將該任務的特殊寄存器從內存映射區中恢復，退出中斷時該任務便自 動從上次斷點處原狀態執行。

下面列出了一個典型的主程序和任務調度原碼。可以看到，各個任務在程序結構 上完全解耦。

CSEG?????AT?200H

task0：??；800Hz

call?????pwm_con0

call?????tx_sub0

call?????filter0

INCA?????ModuleCnt

INCA?????StateCnt

mov??????DPTR，#task0

inc??????TBase0

mov??????A，TBase0

anl??????A，#0FH

ENDT_NZ??#0FEH

orl??????TaskSta，#2????；Task1?is?activated

anl??????TaskSta，#0FEH

DESP_TASK

ret