[發(fā)明專利]一種嵌入式平臺(tái)下的多任務(wù)運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010326392.6
• 申請(qǐng)日: 2020-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN111538579B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐漢釗;喬子龍;粟汝發(fā);王璞;王宇;徐源長(zhǎng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東華芯半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/48
• 分類號(hào): G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 趙玉鳳

1.一種嵌入式平臺(tái)下的多任務(wù)運(yùn)行方法，其特征在于：本方法在進(jìn)入C語言main函數(shù)后，通過子函數(shù)調(diào)用的方式搭建任務(wù)環(huán)境并進(jìn)行任務(wù)調(diào)度過程；

本方法在內(nèi)存中為每一個(gè)任務(wù)分配獨(dú)立的棧空間，使各個(gè)任務(wù)運(yùn)行過程互不干擾；

某一任務(wù)占用CPU運(yùn)行時(shí)，該任務(wù)的運(yùn)行信息寫入CPU寄存器中，其他任務(wù)的運(yùn)行信息存入對(duì)應(yīng)的棧中；

運(yùn)行中的任務(wù)通過主動(dòng)暫停運(yùn)行或者被動(dòng)暫停運(yùn)行的方式實(shí)現(xiàn)隨時(shí)暫停并切換至其他任務(wù)，切換任務(wù)時(shí)，將CPU存儲(chǔ)器的值寫入被暫停業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的棧中，保存被暫停任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)，然后選取下一項(xiàng)需要運(yùn)行的任務(wù)，將被選取任務(wù)對(duì)應(yīng)棧中的數(shù)據(jù)填入CPU寄存器中，使下一項(xiàng)任務(wù)在先前任務(wù)暫停的位置上繼續(xù)運(yùn)行；

為實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理，本方法設(shè)有任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊，用于存儲(chǔ)任務(wù)的基本信息，每個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊的內(nèi)容包括任務(wù)函數(shù)入口地址、任務(wù)對(duì)應(yīng)的棧起始地址、任務(wù)對(duì)應(yīng)的棧棧頂位置，任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊的最大數(shù)量決定了同步執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量，每個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊與其對(duì)應(yīng)任務(wù)分配的棧空間一一對(duì)應(yīng)；為實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的加載和運(yùn)行，本方法設(shè)計(jì)3個(gè)運(yùn)行函數(shù)，分別為：任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊初始化函數(shù)、任務(wù)注冊(cè)函數(shù)、任務(wù)調(diào)度函數(shù)；

任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊初始化函數(shù)用于清空所有任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊，并將所有任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊放入空閑隊(duì)列中，并置工作隊(duì)列為空隊(duì)列；如果啟動(dòng)被動(dòng)暫停任務(wù)模式，則同時(shí)負(fù)責(zé)初始化定時(shí)器；

任務(wù)注冊(cè)函數(shù)負(fù)責(zé)從空閑隊(duì)列中獲取一個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊并填入任務(wù)信息，然后將該任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊加入到工作隊(duì)列頭部，同時(shí)在該任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊對(duì)應(yīng)的棧中，按照CPU寄存器出棧要求寫入包括任務(wù)函數(shù)入口地址、棧指針位置在內(nèi)的運(yùn)行信息；

任務(wù)調(diào)度函數(shù)在任務(wù)切換時(shí)將CPU寄存器的內(nèi)容存入當(dāng)前任務(wù)棧，根據(jù)工作隊(duì)列的排列順序，找到下一個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊，并根據(jù)該任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊提供的棧位置將任務(wù)運(yùn)行信息寫入CPU寄存器，觸發(fā)CPU執(zhí)行該項(xiàng)任務(wù)，如果當(dāng)前任務(wù)已處于工作隊(duì)列尾部，則返回工作隊(duì)列頭部進(jìn)行查找；

基于任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊和運(yùn)行函數(shù)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行處理的具體過程為：

S01）、在程序main函數(shù)中調(diào)用任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊初始化函數(shù)，清空所有任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊，并將所有任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊放入空閑隊(duì)列中，清空工作隊(duì)列；

S02）、如果被動(dòng)暫停運(yùn)行模式被開啟，任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊初始化函數(shù)初始化定時(shí)器，并將計(jì)時(shí)值設(shè)置為指定值；

S03）、在main函數(shù)中調(diào)用任務(wù)注冊(cè)函數(shù)，將第1個(gè)任務(wù)的入口地址作為參數(shù)傳入任務(wù)注冊(cè)函數(shù)；

S04）、任務(wù)注冊(cè)函數(shù)從空閑隊(duì)列中取出一個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊并填入任務(wù)信息，將該任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊加入到工作隊(duì)列頭部，同時(shí)在該任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊對(duì)應(yīng)的棧中，按照CPU出棧要求寫入包括任務(wù)函數(shù)入口地址、棧指針位置在內(nèi)的運(yùn)行信息；

S05)、如有其它任務(wù)需要同步運(yùn)行，則重復(fù)步驟S03、S04，直至所有任務(wù)注冊(cè)完畢；

S06）、在main函數(shù)中調(diào)用任務(wù)調(diào)度函數(shù)，該函數(shù)將當(dāng)前CPU寄存器的內(nèi)容存入main函數(shù)的程序棧中，并從工作隊(duì)列的起始位置獲取任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊，根據(jù)該模塊提供的棧位置將對(duì)應(yīng)任務(wù)的對(duì)應(yīng)信息寫入CPU寄存器，觸發(fā)CPU執(zhí)行該項(xiàng)任務(wù)；

S07）、任務(wù)中可在任何位置嵌入任務(wù)調(diào)度函數(shù)，運(yùn)行任務(wù)調(diào)度函數(shù)時(shí)會(huì)將CPU寄存器的內(nèi)容存入當(dāng)前任務(wù)對(duì)應(yīng)的棧，從而保證下次調(diào)用該任務(wù)時(shí)，可以從中斷的位置繼續(xù)執(zhí)行；根據(jù)工作隊(duì)列的排列順序，尋找下一個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊，根據(jù)該模塊提供的棧位置將任務(wù)運(yùn)行信息寫入CPU寄存器，觸發(fā)CPU執(zhí)行該項(xiàng)任務(wù)；

S08）、如果被動(dòng)暫停運(yùn)行模式被開啟，且定時(shí)器計(jì)時(shí)達(dá)到設(shè)定好的指定值時(shí)，若當(dāng)前任務(wù)仍未主動(dòng)調(diào)用任務(wù)調(diào)度函數(shù)，則超時(shí)中斷信號(hào)被發(fā)送至CPU，此時(shí)中斷處理函數(shù)直接調(diào)用任務(wù)調(diào)度函數(shù)，按照步驟S07中的過程強(qiáng)制執(zhí)行任務(wù)切換；

S09）、如果當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行結(jié)束，則觸發(fā)任務(wù)結(jié)束處理功能，將任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊由工作隊(duì)列移出并加至空閑隊(duì)列，并清除任務(wù)數(shù)據(jù)記錄模塊中的數(shù)據(jù)，保證再次啟用調(diào)度時(shí)不會(huì)再調(diào)用本任務(wù)，完成上述工作后，任務(wù)調(diào)度函數(shù)跳轉(zhuǎn)至下一項(xiàng)任務(wù)的結(jié)束處理工作；

S10）、所有任務(wù)均運(yùn)行結(jié)束后，任務(wù)調(diào)度函數(shù)將步驟S06中保存在main函數(shù)程序棧的數(shù)據(jù)填入CPU寄存器，如果被動(dòng)暫停任務(wù)模式被開啟，任務(wù)調(diào)度函數(shù)關(guān)閉定時(shí)器；

S11）、main函數(shù)繼續(xù)運(yùn)行直至程序結(jié)束。