单片机实时操作系统RTOS.pdf

51单片机实时操作系统 作者：徐少伟 日期：2013年12月07 日 摘 要 本文着重介绍了运行在51单片机上基于片轮询式实时操 作系统RTOS的构建，讨论了实时操作系统的运行原理和设计思路。 关键词： 51单片机、片轮询、实时操作系统RTOS 1 前言 在工业控制方面，因工业环 随着计算机技术的发展， 境对计算机的可靠性和实时性的 算机已经被广泛地应用到各个领 要求特别高，而诸如51系列的单 域中。而在控制领域，人们更多 片机的片上资源比较有限，因此 地关心计算机的低成本、小体积、 开发并构建一种应用于单片机上 运行的可靠性和控制的灵活性。 的实时多任务操作系统已成为一 特备是智能仪表、智能传感器、 种迫切的需求。 智能家电、智能办公设备、汽车 2 实时操作系统设计概述 及军事电子设备等应用系统要求 2.1 实时多任务操作系统 计算机嵌入这些设备中。而作为 (RTOS)简介 嵌入式计算机的单片机因其体积 过去一个单片机应用程序所 小、可靠性高、控制功能强以及 控制的任务和外设不多，采用一 非凡的嵌入式应用形态，使得单 个主程序和几个子程序模块的调 片机应用技术已经成为电子应用 用，即可满足要求。但随着应用 系统设计中最为常用的技术手 的复杂化，对单片机软件提出了 段。 更高的要求。一个控制器系统可 1 15 2013 12 07 第 页 共 页 徐少伟， 年 月 日 能需要同时控制或监控很多外 断处理、事件管理、定时器管理、 设，要求有实时响应；有很多处 循环队列管理、资源管理、存储 理的任务，各种任务之间有信息 管理、自动掉电管理等功能，基 的传递。如果仍采用原来的程序 于优先服务方式的RTOS才是真 设计方法，将会存在两个问题。 正的实时操作系统。 一是中断可能得不到及时响应， 本文主要讨论了基于时间分 处理时间过长。二是系统任务多， 片轮询方式，即片轮询方式的多 要考虑的各种可能也多，各种资 任务操作系统，重点介绍多任务 源如调度不当就会发生死锁，降 实时操作系统的原理和构建方 低软件的可靠性，程序编写的任 法，为深入研究真正意义上的实 务量成指数增加。 时多任务操作系统RTOS奠定一 实时操作系统是一段系统启 定的理论和思想基础。 动后首先执行的背景程序，用户 2.2 实时多任务操作系统 的应用程序是运行在RTOS之上 （RTOS）任务切换 的各个任务。RTOS根据各个任务 在实时操作系统RTOS 中，任 的要求，进行资源（包括存储器、 务的切换方式有三种：协同方式、 外设等）管理、消息管理、任务 时间片轮询方式以及抢占优先级 调度、异常处理等工作。 方式。 实时多任务操作系统，以分 2.2.1 协同方式 时方式运行的多个任务，看上去 所谓“协同方式”，是指一个 好像是多个任务 “同时”运行。 任务在持续运行而不释放资源， 标准的RTOS应具有任务调度、中 其他任务是没有机会获得运行 2 15 2013 12 07 第 页 共 页 徐少伟， 年 月 日 的，除非此任务主动释放所占用 从