[發明專利]用于微型單片機的搶占式多任務實時操作系統實現方法

在審

• 申請號: 202111195599.5
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113900787A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 陳震;程志洪;朱永強;張潤東;李發銘;謝佳熙
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50;G06F9/448
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種用于微型單片機的搶占式多任務實時操作系統實現方法，屬于單片機技術領域。其包括操作系統的建立與操作系統的調度過程，該操作系統主要由任務組成，操作系統的建立與操作系統的調度為先后關系，操作系統的建立需進行任務優先級確定、任務入口函數創建、配置中斷等步驟，搶占式主要通過操作系統的調度實現，操作系統的調度主要通過系統計時器產生中斷，配合任務的延遲表和就緒表實現。采用本發明實現的微型單片機操作系統具有空間占用小，移植性好的優點。

技術領域

本發明涉及單片機編程技術領域，具體涉及一種用于微型單片機的搶占式多任務實時操作系統實現方法。

背景技術

隨著單片機技術的發展，單片機已廣泛應用于日常生產的各個領域。單片機采用微型化設計，集成了CPU、存儲器、通用I/O及中斷系統，通常被用作系統的控制核心。為有效實現控制，針對單片機的軟件開發通常為多任務的，且對實時性的要求很高。操作系統可以提供多任務調度，中斷管理等服務，因此，在單片機內植入操作系統，可以滿足系統的控制需求。

但是，目前單片機通常采用微型化設計，自身硬件資源較少，而現有的嵌入式操作系統如RTLinux、uc/OS、Vxworks等具有較多的代碼量，直接移植會占用單片機較多的硬件資源，這樣易造成任務程序開發資源不足，同時難以滿足實時性。因此，開發一種適用于微型單片機的搶占式多任務實時操作系統的實現方法意義重大。

發明內容

本發明的目的是解決現有嵌入式操作系統植入微型單片機時存在的占用空間多、實時性差的問題，提出一種用于微型單片機的搶占式多任務實時操作系統實現方法，該方法代碼量更小、實時性更好，可提供任務調度、信號量管理、中斷服務等功能。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種用于微型單片機的搶占式多任務實時操作系統實現方法，包括操作系統建立過程與操作系統的調度過程。

進一步的，所述操作系統建立過程包括以下步驟：

（1.1）根據系統的使用需求確定各任務的優先級；

（1.2）為各任務分配存儲空間并建立入口函數；

（1.3）建立任務參數表、任務就緒表和任務延遲表；

（1.4）設置并啟動中斷；

（1.5）從任務就緒表啟動最高優先級的任務。

進一步的，步驟（1.2）的具體方式為：

（1.201）在系統中申請一段專門用于任務運行的存儲空間；

（1.202）判斷任務所需的運行空間，在申請的存儲空間中為任務分配私有存儲空間，并在分配空間的1/3,1/2,2/3,7/8處建立內存使用率檢測標志；

（1.203）根據任務所要實現的功能編寫入口函數，入口函數的參數需轉換為void*型填入參數表，在函數實際使用時再轉換為需要的類型；

步驟（1.3）的具體方式為：

（1.301）分配一段8個存儲單元長的存儲空間，作為任務參數表的存儲地址；

（1.302）分配一個存儲單元作為任務就緒表，存儲單元每個bit代表一個優先級，最高位代表最高優先級，其他位代表的優先級依次遞減；

（1.303）分配一個存儲單元作為任務延遲表，存儲單元每個bit代表一個優先級，最高位代表最高優先級，其他位代表的優先級依次遞減；

（1.304）將任務的名稱、初始狀態、優先級填入任務參數表；獲取任務入口函數的首地址、入口函數的參數、任務私有存儲空間首地址、存儲空間大小填入任務參數表；將任務參數表中任務錯誤初始化為0；

（1.305）從任務參數表獲取任務的初始狀態和優先級，如果初始狀態為就緒，則按優先級填入任務就緒表；如果初始狀態為延遲，則按優先級填入任務延遲表；

步驟（1.4）的具體方式為：