[發(fā)明專利]一種基于消息隊列的單片機(jī)操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510071580.8
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104598208A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李俊畫;馬劍;朱永;莫平勇
• 申請（專利權(quán)）人: 四川天邑康和通信股份有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于消息隊列的單片機(jī)操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

眾所周知，單片機(jī)的程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間都相對匱乏，標(biāo)準(zhǔn)型號的51系列單片機(jī)程序?qū)ぶ房臻g和數(shù)據(jù)尋址空間都只有64KB，時鐘頻率大多低于100MHz。如果將現(xiàn)有流行的嵌入式操作系統(tǒng)移植到單片機(jī)中，動輒就要占用數(shù)十幾KB的ROM空間，實時性的優(yōu)勢也沒有了。因此有必要針對單片機(jī)的軟件設(shè)計一種占用空間小，運行效率高的操作系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于消息隊列的單片機(jī)操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法，實現(xiàn)軟件的多任務(wù)運行，使軟件結(jié)構(gòu)簡潔、層次分明，運行更高效，占用空間更小。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于消息隊列的單片機(jī)操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法，它采用C語言編寫程序代碼，使用Keil的編譯器進(jìn)行編譯生成二進(jìn)制執(zhí)行文件，它包括以下步驟：

S1：定義消息結(jié)構(gòu)類型，包括消息字、參數(shù)A和參數(shù)B；

S2：定義消息隊列，先根據(jù)芯片的內(nèi)存資源和任務(wù)處理情況定義消息隊列長度，再定義一個數(shù)據(jù)類型為消息結(jié)構(gòu)的數(shù)組作為消息隊列，用于存儲消息及參數(shù)；

S3:?定義消息隊列的存取指針，初始化時將存取指針都設(shè)為零，用于指示消息在存入和讀取時在消息隊列中的位置，當(dāng)存入和讀取指針相同時，表示沒有消息；

S4：發(fā)送消息到消息隊列，包括以下子步驟：

S41：按照消息存入指針?biāo)甘镜奈恢脤⑾⒋嫒胂㈥犃校嫒胫羔樤隽浚?/p>

S42：判斷存入指針是否達(dá)到最大值，若是則將存入指針設(shè)為零；

S43：判斷消息隊列是否存滿，若是則意味著未處理的消息將被覆蓋，從而發(fā)生系統(tǒng)級錯誤，則進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位來避免系統(tǒng)運行錯誤；

S5：從消息隊列中讀取消息和參數(shù)，包括以下子步驟：

S51：芯片看門狗清零；

S52：判斷是否有待處理消息，若有待處理消息則進(jìn)行步驟S53，若沒有待處理消息則返回步驟S51；

S53：按照消息讀取指針?biāo)甘镜奈恢脧南?shù)組中讀取消息，讀取指針增量；

S54：判斷讀取指針是否為最大值，若是則將讀取指針設(shè)為零，若不是則結(jié)束操作；

S6：主函數(shù)循環(huán)讀取消息，當(dāng)讀取到消息及參數(shù)后，根據(jù)消息值調(diào)用相應(yīng)的任務(wù)處理函數(shù)，待任務(wù)處理結(jié)束后再進(jìn)行下一次循環(huán)。

步驟S1、S2和S3，定義了消息隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括消息結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型、消息隊列數(shù)組和消息隊列存取指針；消息隊列的數(shù)組組元數(shù)量根據(jù)單片機(jī)硬件資源、時鐘頻率和處理的任務(wù)量進(jìn)行設(shè)定。

步驟S4，使用函數(shù)實現(xiàn)消息的存入，以保證最先存入的消息能被最先讀取。由中斷服務(wù)程序和任務(wù)處理程序調(diào)用該函數(shù)，用于通知相應(yīng)的任務(wù)處理函數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)程序。

步驟S5，使用函數(shù)實現(xiàn)消息的讀取，以保證最先存入的消息能被最先讀取。由主函數(shù)調(diào)用該函數(shù)，用于從消息隊列中獲取消息。

步驟S6，由C語言編寫的主函數(shù)無限循環(huán)讀取消息隊列的消息，然后根據(jù)讀取的消息值調(diào)用相應(yīng)的任務(wù)處理函數(shù)，來執(zhí)行任務(wù)處理程序，任務(wù)處理函數(shù)返回后進(jìn)行下一次循環(huán)來讀取消息。

本發(fā)明的有益效果是：在本單片機(jī)軟件系統(tǒng)中，先存入的消息先被執(zhí)行，實現(xiàn)了搶占式多任務(wù)操作系統(tǒng)的功能；使用本發(fā)明設(shè)計單片機(jī)軟件任務(wù)，各任務(wù)函數(shù)僅在接收到相應(yīng)的消息后執(zhí)行相應(yīng)的程序，執(zhí)行完成后返回，其他時間該任務(wù)處于暫停狀態(tài)，此時可以執(zhí)行其他任務(wù)。在設(shè)計單片機(jī)軟件系統(tǒng)時，可以設(shè)計多個任務(wù)處理函數(shù)來完成不同任務(wù)，也可將復(fù)雜的任務(wù)分為多個層級。實現(xiàn)了單片機(jī)軟件的多任務(wù)運行，使編寫的代碼結(jié)構(gòu)簡潔、層次分明和容易維護(hù)，軟件運行效率顯著提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明存入消息流程圖；

圖2為本發(fā)明讀取消息流程圖；

圖3為本發(fā)明的主函數(shù)流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

一種基于消息隊列的單片機(jī)操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法，它采用C語言編寫程序代碼，使用Keil公司的編譯器進(jìn)行編譯生成二進(jìn)制執(zhí)行文件，其核心程序代碼包括以下內(nèi)容及步驟：

S1：定義消息結(jié)構(gòu)類型，包括消息字、參數(shù)A和參數(shù)B；

S2：定義消息隊列，先根據(jù)芯片的內(nèi)存資源和任務(wù)處理情況定義消息隊列長度，再定義一個數(shù)據(jù)類型為消息結(jié)構(gòu)的數(shù)組作為消息隊列，用于存儲消息及參數(shù)；