RTOS操作系统原理与uCOS-II任务调度

"本文主要介绍了RTOS（实时操作系统）的核心概念，包括代码的临界段、任务调度和任务切换，以及Linux和嵌入式Linux的区别。文章以uCOS-II为例，阐述了RTOS如何通过系统内核提高CPU利用率，并分析了RTOS项目文件的结构。最后，提到了任务（进程）的状态转换，帮助理解操作系统的基础工作原理。" 1. 代码的临界段 代码的临界段是程序中需要独占资源或不被中断的部分，确保在同一时刻只有一个任务执行这部分代码。在uCOS-II中，通常使用OS_ENTER_CRITICAL()关闭中断，进入临界区，然后在完成执行后使用OS_EXIT_CRITICAL()恢复中断。这是为了防止中断打断临界代码的执行，保证数据的一致性和完整性。 2. 任务调度和任务切换 RTOS遵循优先级至上原则，高优先级任务一旦就绪就会立即执行。每个任务在创建时，都会有自己的任务控制块、任务代码和任务堆栈，存储在内存中等待执行。任务切换主要是通过改变CPU的程序计数器（PC）和堆栈指针（SP）来实现，这决定了程序的执行流程。 3. 任务就绪表 为了确定哪个高优先级任务已经就绪，RTOS维护了一个任务就绪表。该表记录了所有任务的状态，包括优先级，允许系统快速判断并切换到最高优先级的任务。 4. 实时操作系统与嵌入式Linux RTOS，如uCOS-II，主要应用于实时性要求高的工业场景，提供高效的任务调度。而嵌入式Linux是基于Linux的简化版，适用于商业电子产品的网络功能和用户界面需求。Linux具有更丰富的功能，但可能不如RTOS实时性强。 5. RTOS项目文件结构 对比C51程序，RTOS项目包含多个系统内核文件，如OS_CORE.C、OS_TASK.C等，以及处理器相关的代码，如OS_CPU_H、OS_CPU_A.ASM等。这些文件协同工作，实现操作系统的功能和任务管理。 6. 操作系统的基本工作原理 任务（进程）有五个状态：新建、就绪、运行、等待和终止。理解这些状态及其转换是编写操作系统任务的关键，有助于开发者更好地设计和调试程序。在RTOS中，任务之间的状态转换由操作系统内核动态管理，以实现高效资源分配和任务执行。