uC/OS-II源码分析(总体思路 二)

OSTaskCreate

OSTaskCreate负责创建Task所需的数据结构，该函数原形如下所示：
INT8U OSTaskCreate (void (*task)(void *pd), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT8U prio)
其中task是一个函数指针，指向该Task所开始的函数，当这个Task第一次被调度运行时将会从task处开始运行。
p_arg是传给task的参数指针；
ptos是堆栈指针，指向栈顶（堆栈从上往下）或栈底（堆栈从下往上）；
prio是进程的优先级，uC/OS-II共支持最大64个优先级，其中最低的两个优先级给Idle和Stat进程，并且各个Task的优先级必须不同。
接下来，我们看看这个函数的执行流程：
#if OS_ARG_CHK_EN > 0
if (prio > OS_LOWEST_PRIO) {
return (OS_PRIO_INVALID);
}
#endif
OS_ENTER_CRITICAL();
if (OSIntNesting > 0) {
OS_EXIT_CRITICAL();
return (OS_ERR_TASK_CREATE_ISR);
}
if (OSTCBPrioTbl[prio] == (OS_TCB *)0) {
OSTCBPrioTbl[prio] = (OS_TCB *)1;

OS_EXIT_CRITICAL();
psp = (OS_STK *)OSTaskStkInit(task, p_arg, ptos, 0);
err = OS_TCBInit(prio, psp, (OS_STK *)0, 0, 0, (void *)0, 0);
if (err == OS_NO_ERR) {
if (OSRunning == TRUE) {
OS_Sched();
}
} else {
OS_ENTER_CRITICAL();
OSTCBPrioTbl[prio] = (OS_TCB *)0;
OS_EXIT_CRITICAL();
}
return (err);
}
OS_EXIT_CRITICAL();
return (OS_PRIO_EXIST);
OS_LOWEST_PRIO在ucos-ii.h中被定义为63，表示Task的优先级从0到63，共64级。首先判断prio是否超过最低优先级，如果是，则返回OS_PRIO_INVALID错误。
然后调用OS_ENTER_CRITICAL()，进入临界段，在临界段中的代码执行不允许被中断。这个宏是用户自定义的，一般是进行关中断操作，例如在x86中的CLI等。这个宏和OS_EXIT_CRITICAL()相对应，这个宏表示离开临界段。
OSTaskCreate不允许在中断中调用，因此会判断OSIntNesting是否大于0，如果大于0，表示正在中断嵌套，返回OS_ERR_TASK_CREATE_ISR错误。
接着判断该prio是否已经有Task存在，由于uC/OS-II只支持每一个优先级一个Task，因此如果该prio已经有进程存在，OSTaskCreate会返回OS_PRIO_EXIST错误。
相反，如果该prio先前没有Task存在，则将OSTCBPrioTbl[prio]置1，表示该prio已被占用，然后调用OSTaskStkInit初始化堆栈，调用OS_TCBInit初始化TCB，如果OSRunning为TRUE表示OS正在运行，则调用OS_Sched进行进程调度；否则返回。
下面来看看OSTaskStkInit和OS_TCBInit这两个函数。
OSTaskStkInit是一个用户自定义的函数，因为uC/OS-II在设计时无法知道当前处理器在进行进程调度时需要保存那些信息，OSTaskStkInit就是初始化堆栈，让Task看起来就好像刚刚进入中断并保存好寄存器的值一样，当OS_Sched调度到该Task时，只需切换到该堆栈中，将寄存器值Pop出来，然后执行一个中断返回指令IRET即可。
OSTaskStkInit的原型如下：
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt)
和OSTaskCreate类似，task是进程入口地址，pdata是参数地址，ptos是堆栈指针，而opt只是作为一个预留的参数Option而保留。返回的是调整以后的堆栈指针。
在OSTaskStkInit中，一般是将pdata入栈，flag入栈，task入栈，然后将各寄存器依次入栈。
OS_TCBInit初始化TCB数据结构，下面只提取主要部分来看：
INT8U OS_TCBInit (INT8U prio, OS_STK *ptos, OS_STK *pbos, INT16U id, INT32U stk_size, void *pext, INT16U opt)
{
OS_TCB *ptcb;

OS_ENTER_CRITICAL();
ptcb = OSTCBFreeList;
if (ptcb != (OS_TCB *)0) {
OSTCBFreeList = ptcb->OSTCBNext;
OS_EXIT_CRITICAL();
ptcb->OSTCBStkPtr = ptos;
ptcb->OSTCBPrio = prio;
ptcb->OSTCBStat = OS_STAT_RDY;
ptcb->OSTCBPendTO = FALSE;
ptcb->OSTCBDly = 0;
#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN > 0
ptcb->OSTCBExtPtr = pext;
ptcb->OSTCBStkSize = stk_size;
ptcb->OSTCBStkBottom = pbos;
ptcb->OSTCBOpt = opt;
ptcb->OSTCBId = id;
#else
pext = pext;
stk_size = stk_size;
pbos = pbos;
opt = opt;
id = id;
#endif
#if OS_TASK_DEL_EN > 0
ptcb->OSTCBDelReq = OS_NO_ERR;
#endif
ptcb->OSTCBY = (INT8U)(prio >> 3);
ptcb->OSTCBBitY = OSMapTbl[ptcb->OSTCBY];
ptcb->OSTCBX = (INT8U)(prio & 0x07);
ptcb->OSTCBBitX = OSMapTbl[ptcb->OSTCBX];
#if OS_EVENT_EN
ptcb->OSTCBEventPtr = (OS_EVENT *)0;
#endif
OSTaskCreateHook(ptcb);

OS_ENTER_CRITICAL();
OSTCBPrioTbl[prio] = ptcb;
ptcb->OSTCBNext = OSTCBList;
ptcb->OSTCBPrev = (OS_TCB *)0;
if (OSTCBList != (OS_TCB *)0) {
OSTCBList->OSTCBPrev = ptcb;
}
OSTCBList = ptcb;
OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY;
OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;
OSTaskCtr++;
OS_EXIT_CRITICAL();
return (OS_NO_ERR);
}
OS_EXIT_CRITICAL();
return (OS_NO_MORE_TCB);
}
首先调用OS_ENTER_CRITICAL进入临界段，首先从OSTCBFreeList中拿出一个TCB，如果OSTCBFreeList为空，则返回OS_NO_MORE_TCB错误。
然后调用OS_EXIT_CRITICAL离开临界段，接着对该TCB进行初始化：
将OSTCBStkPtr初始化为该Task当前堆栈指针；
OSTCBPrio设置为该Task的prio；
OSTCBStat设置为OS_STAT_RDY，表示就绪状态；
OSTCBDly设置为0，当该Task调用OSTimeDly时会初始化这个变量为Delay的时钟数，然后Task转入OS_STAT_状态。这个变量在OSTimeTick中检查，如果大于0表示还需要进行Delay，则进行减1；如果等于零表示无须进行Delay，可以马上运行，转入OS_STAT_RDY状态。
OSTCBBitY和OSTCBBitX的作用我们在等会专门来讨论。
紧接着就要将该TCB插入OSTCBList列表中，先调用OS_ENTER_CRITICAL进入临界段，将该TCB插入到OSTCBList成为第一个节点，然后调整OSRdyGrp和OSRdyTbl，（这两个变量一会和OSTCBBitX/OSTCBBitY一起讨论），最后将OSTaskCtr计数器加一，调用OS_EXIT_CRITICAL退出临界段。
OSMapTbl和OSUnMapTbl
刚才我们看到TCB数据结构中的OSTCBBitX/OSTCBBitY以及OSRdyGrp/OSRdyTbl的使用，这里专门来讨论讨论这几个变量的用法。
uC/OS-II将64个优先级的进程分为8组，每组8个。刚好可以使用8个INT8U的数据进行表示，于是这就是OSRdyGrp和OSRdyTbl的由来，OSRdyGrp表示组别，从0到7，从前面我们可以看到OSRdyGrp和OSRdyTbl是这么被赋值的：
OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY;
OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;

也就是OSTCBBitY保存的是组别，OSTCBBitX保存的是组内的偏移。而这两个变量是这么被初始化的：

ptcb->OSTCBY = (INT8U)(prio >> 3);
ptcb->OSTCBBitY = OSMapTbl[ptcb->OSTCBY];
ptcb->OSTCBX = (INT8U)(prio & 0x07);
ptcb->OSTCBBitX = OSMapTbl[ptcb->OSTCBX];

由于prio不会大于64，prio为6位值，因此OSTCBY为prio高3位，不会大于8，OSTCBX为prio低3位。
这里就涉及到OSMapTbl数组和OSUnMapTbl数组的用法了。我们先看看OSMapTbl和OSUnMapTbl的定义：
INT8U const OSMapTbl[8] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80};

INT8U const OSUnMapTbl[256] = {
0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0
};
OSMapTbl分别是一个INT8U的八个位，而OSUnMap数组中的值就是从0x00到0xFF的八位中，每一个值所对应的最低位的值。我们在调度的时候只需将OSRdyGrp的值代入OSUnMapTbl数组中，得到OSUnMapTbl[OSRdyGrp]的值就是哪个优先级最高的Group有Ready进程存在，再使用该Group对应OSRdyTbl[]数组中的值一样带入OSUnMapTbl中就可以得出哪个Task是优先级最高的。
于是我们提前来看看OS_Sched()中获取最高优先级所使用的方法：
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
显然，先得到的y就是存在最高优先级的Group，然后OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]就是Group中的偏移，因此OSPrioHighRdy最高优先级就应该是Group<<3再加上这个偏移。

于是乎，我们就可以对上面那一小段很模糊的代码做一下总结：
prio只有6位，高3位代表着某一个Group保存在OSTCBY中，OSTCBBitY表示该Group所对应的Bit，将OSRdyGrp的该位置1表示该Group中有进程是Ready的；低3位代表着该Group中的第几个进程，保存在OSTCBX中，OSTCBBitX表示该进程在该Group中所对应的Bit，OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX就等于将该进程所对应的Bit置1了。
OSStart
OK，接下来我们来看这个开始函数了。OSStart其实很短，只有匆匆几句代码：
void OSStart (void)
{
INT8U y;
INT8U x;
if (OSRunning == FALSE) {
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + x);
OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];
OSTCBCur = OSTCBHighRdy;
OSStartHighRdy();
}
}
如果OSRunning为TRUE，表示OS已经在运行了，则OSStart不做任何事。
OSRunning为FALSE，则找出最高优先级的Ready的Task，并将该指针赋给OSTCBHighRdy和OSTCBCur。然后调用OSStartHighRdy()开始运行该进程。
OSStartHighRdy()为用户自定义函数，在这个函数中，主要功能就是进行堆栈切换并将OSRunning设置为TRUE表示OS已经开始运行，然后将保存的寄存器弹出，最后执行中断返回指令IRET就跳到OSTCBHighRdy的最开始处运行了