单片机多任务的时间片方式实现

时间:2013-07-22来源:网络

初始化定时器后,要进入某个任务的死循环当中。假设我们要进入任务1中,则如下所示:
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TaskIndex为全局变量,用以存储当前执行的任务序号;难点在于ret的妙用。ret一般用于子函数的最后一条,以回到调用函数前下一条指令的地址。ret的实质是取出此时堆栈中栈顶的两个字节赋给PC寄存器,以返回调用函数前的位置。所以,上述代码是先把任务1的地址放进堆栈中,然后调用ret来取出地址给PC,以重新跳到任务1中去执行。
3.2 多任务切换的主循环
进入某个任务进行死循环后,程序的主循环流程如图3所示。当程序进入到某个任务进行死循环时,如上面的任务i,定时器中断周期发生,发生时意味着该任务的时间片结束,准备执行下一个任务。这些准备工作是在中断里做的,如图3所示。首先,应保存此时用到的各个寄存器值,以便下次轮到该任务时取出继续执行,还要保存栈顶的位置,以便下次能取出所保存的值;然后通过全局变量TaskIndex取得下一个任务的序号,通过任务序号,得到下一个任务的堆栈栈顶的地址,赋给栈顶寄存器SP;然后通过SP取出保存的各个通用寄存器值;最后,重设定时器值,使中断能够再次进行任务切换。

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这里重要的是整个思路,没有比较难的代码,故没有贴出代码。值得提醒的是,保存通用寄存器值时,并不需要保存所有的通用寄存器值,只需要保存任务中用到的就可以。这里解释前面程序中提及的45H、55H、65H:各个任务堆栈的开始处存储各个任务的地址,然后再把要保护的寄存器值入栈,栈顶抬高;而要恢复下一个任务时,需将上次保护寄存器后的栈顶值赋给SP寄存器,然后逐个出栈赋值给各个寄存器值,直到栈底处存储的上次任务暂停处的地址。因为本文的验证程序只保护了A、B、R0、R2 4个寄存器值,堆栈刚好到达45H、55H、65H。

总结
单片机实现多任务的另一种常用方式是把任务切成小片,然后放在主循环里。这样,每个循环执行一次各个任务的一小片,从而看起来所有的任务都同时进行。切片的思想是把一个任务细分成多个步骤,而每次只执行其中一小步。如多段数码管的显示可以每次只显示一段,这是更常用的方式,但并不是每个任务都可以切片的。
本文所讲的这种实现单片机多任务的方式要求程序员要有比较好的汇编基础,要求对中断的实现过程比较熟悉,对ret指令的实质要理解,能够根据任务来分配堆栈,对操作系统管理CPU时间片有大致理解,因此要求比较高。另一方面,时间片定多少需要程序员根据任务的不同来选择,需要测试多次来达到性能的最优化。

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关键词: 实现 方式 时间 任务 单片机

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