51单片机多任务机制的实现策略研究.pdf

第18卷第2期 四川文理学院学报(自然科学) 2008年3月 8 of Natural V01．1 No．2Sichuan ArtsandScienceJournalf ScienceEdition)Mar．2008 University 51单片机多任务机制的实现策略研究 罗 江1，户永清2 (1．11tJll文理学院计算机科学系，四川达州635000； 2，四川文理学院物理与工程技术系，四川达州635000J 【摘要】从操作系统实现多任务机制的原理入手，分析了51单片机实现多任务机制的基本条件，论 述了5l单片机实现多任务控制的二种方案。 【关键词】5l单片机；多任务机制；时间片；中断 【中图分类号]TP368．1【文献标识码】A 个运行的程序上取走控制权和使另一个程序获得控制权 0 引言 的能力。一个抢占式系统下运行的应用程序不用担心独 5l单片机在微型智能控制系统中应用很广，随着人 占系统，因为系统会合理地给每个运行的任务分配时间 们对控制系统的要求不断提高，5l单片机的功能局限越 片。将这种系统称做抢占式系统是因为它不管在所给时 发明显。特别是5l系列单片机不具有实时多任务支持功 间块内会发生什么事，都抢占运行程序的控制权。 能，大大限制其在控制系统中的进一步发展。【11而多任务 5l单片机本身是单任务工作的，即程序只能按单一 恰恰是现代操作系统的突出特点，将多任务机制引入5l 的线索顺序执行，一个任务完成之后(除非中断)，才能进 单片机系统，可以大大提高现有单片机系统的工作效率， 行下一个任务。但是，5l单片机内提供了11D与T1两个 满足多任务要求。 16位的定时／计数器，若系统晶振为12MHz，那么计时器 最长可以计时65．536ms，最短为l炉。也即通过对定时器 1 多任务机制在51单片机上实现的原理 工作模式进行设置，可以进行I炉一65．536ms的定时中 多任务要求系统在同一时间内执行多个任务，如果只 断。如果把定时中断用作时间片的分配，完全可以实现多 有一个处理器，计算机并不是真的在给定时间段内运行多 个任务分时轮换执行。口3同时，单片机还提供INT0与 个程序，而是按时间片在各个程序间飞快地切换，由于切 INTl两个外部中断(可通过8259扩充为多级中断)和I】o、 换非常快，所以就有了在同一时间内运行多个程序的错觉 P1、P2三个可编程的I／0端口，与定时器配合下，完全可 了。 以实现具有优先权判别的多任务控制。 就操作系统的特点来看，多任务系统不外乎两种方 2 实现策略 式：协同式和抢占式。【21在一个协同式多任务系统中，每个 运行的程序都要负责释放CPU控制权以便别的程序能有 2．1 通过定时器分配时间片实现多任务轮换执行 由于单片机内两个定时器可以同时工作，只要在一个 机会运行，不管是显式地(Explicitly)还是隐式地(Implicit- ly)交出控制权。当一个程序因执行为某个目的而安排的 定时器内开启／关闭另一个定时器，定时器交替工作，就可 一个特殊的系统指令(如程序对磁盘绝对读写指令)时， 以实现更长时间的定时。两个16位定时器在不增加外部 称它显式地放弃控制权；当它因为执行某条系统指令，而 计数单元的情况下，理论上可以实现1／xs一4．29s之间的 该指令在执行时又会放弃CPU控制权(如操作系统虚拟定时。但是由于中断