如何缩短μC/OS-II中缩短中断关闭时间

leixiaofeng

　1 系统状态标志法概述

　　μC／OS-II中在进入临界区之前为什么要关闭中断？通过相关资料[1]的介绍和对μC/OS-II源代码的理解，我们知道在μC/OS-II中一旦不关中断就进入临界区。当某一任务进入临界区时，若恰好发生中断，那么这时有可能引起两种对临界区操作的冲突：①在中断服务程序中要操作同一临界区；②因为中断的产生而引起任务的转换，在新的任务中要操作同一临界区。所以μC/OS-II中在进入临界区前要关闭中断。

　　针对μC／OS-II关中断机制的分析，考虑用一种系统状态标志法来解决这样的临界冲突。在μC／OS-II增加一个全局布尔变量来表示系统的状态，称为“系统状态标志”。

　　对于μC／OS-II中所有可以在中断中出现又要对临界区操作的函数，可以在进入临界区之前先查询系统状态标志。如果目前系统没有进入临界操作状态，则首先将该标志置位，表示系统进入临界操作状态，然后该函数就可以操作临界区；而如果发现系统已进入临界操作状态，则将该函数对临界区操作的部分单独形成一个函数，放到一个系统循环函数数组里，等待系统任务调度时执行。

　　对于μC／OS-II中所有不可能在中断程序中出现而又要对临界区操作的函数，因为函数不在中断中出现，所以函数开始时系统状态标志肯定不会在临界操作状态，因此可在函数操作临界区时直接将系统状态标志置位，表示系统进入临界操作状态，然后即可进行临界区的操作。

　　系统状态标志的复位在任务调度函数中执行。当然对系统状态标志的设置是要在关中断的条件下执行的，这应该算是系统新的一个临界区。

　　2 该方法的具体实现

　　下面以对μC/OS-II v2．61代码的改进为例，具体讲解该方法的具体实现。

　　2.1 任务调度函数OS_Sched的修改

　　修改后的任务调度函数OS_Sched的伪代码如下：

{

  if（函数实在中断中被调用）{

  执行点1：

    关中断;

     if(系统循环函数组不为空){

         开中断；

         调用烯烃循环函数数组里的各函数；

          goto 执行点1；

}

系统状态标志位复位；

开中断；

返回；

}

执行点2：

     查找当前就绪队列的优先级最高任务；

      if（就绪队列的优先级最高的任务就是当前任务）{

      关中断；

      if（系统循环函数数组为空）{

      系统状态标志位复位；

      开中断；

      返回；

}

开中断；

调用系统循环函数数组里的各函数；

goto执行点2；

}

  if（任务调用被锁）{

     关中断；

if（系统循环函数数组为空）{

系统状态标志位复位；

      开中断；

      返回；

}

开中断；

调用系统循环函数数组里的各函数；

goto执行点2；

}

调用任务转换函数进行任务调度；

}

　　因为在任务调度函数OS_Sched中要执行循环函数数组里的函数，同时还要对系统状态标志复位，退出系统临界操作状态，所以修改过的函数在遇到以下3种情况--该函数是在中断里调用时、在任务调度锁定时、当前任务就是最高优先级任务时，都将执行系统循环函数数组里的函数，并将系统状态标志复位，而原任务调度函数在遇到以上3种情况时是直接返回的。

　　2.2 增加任务重调度函数OS_Resched

　　任务重调度函数OS_Resched的伪代码如下：

{

执行点：

while（没有就绪任务）

执行系统询函函数数组里的各函数；

查找当前就绪队列中优先级最高任务；

关中断；

if（

系统循环函数数组为空）{

开中断；

goto 执行点；

}

系统状态标志位复位；

}

　　任务重调度函数在以下两处执行：

　　（1） 当μC/OS-II将当前任务控制块压栈，而还没有将最高优先级任务的控制块弹出栈时执行，因为这时在系统循环函数数组里有可能还有未执行的函数，这些函数的执行有可能导致另外一个更高优先级任务的就绪。

　　（2） 在中断服务函数的末尾执行。如果μC/OS-II中断返回函数返回的是一个真值，则表示需要执行重调度函数，这时就要执行重调度函数。

2.3 中断返回函数OSIntExit的修改

　　中断返回函数OSIntExit的伪代码如下：

返回1；

}

返回0；

}

　　原函数的返回是void，而改动后的函数返回一个布尔量，用来表示下一步是要正常中断返回（返回布尔假值时），还是要调用任务重调度函数（返回布尔真值时）；同时，改动后还增加对系统状态标志的查询，如果发现系统在临界操作状态，则直接返回布尔假值。所以在中断服务程序的最后不是象原来那样简单的调用，而是调用后根据返回值作相应的处理。

　　2.4 信号量发送函数OSSemPoST的修改

　　这里将以信号量发送函数OSSemPost为例来描述对可在中断中调用而又会对临界区操作的函数的改进。对于μC/OS-II中的其他函数，改进的方法大致相同。

　　信号量发送函数OSSemPost的伪代码如下：

返回os-no-err；

}

}

　　在这里，改动后的函数将先判断系统状态标志，如果系统在临界区操作状态，则将临界操作作为另一个函数放入全局函数循环数组，等待在任务调度时执行，如果不在临界区操作状态，则关中断后将系统状态标志置位，然后开中断进行原函数的那些临界操作和任务调度。

　　2.5 信号量等待函数OSSemPend的修改

　　同理，这里以信号量等待函数OSSemPend为例来描述对不能在中断中调用而又会对临界区操作的函数的改进。

　　信号量等待函数OSSemPend的伪代码如下：

os_TIMEOUT放到crr中；

返回；

}

　　在这里，改动后的函数先将系统状态标志置位，然后进行原来函数的临界区操作。需要说明的是，对于函数因为等待信号量时间到、还未获取信号量而返回的情况的处理机制，改动后的函数与原函数不同，改动后的函数将OS_EventTO函数放到时间节拍函数OSTimeTick中执行，并将OS_EventTO函数的输入参数由原来的事件pevent指针，改为任务控制块指针ptcb，因为在函数OSTimeTick中是按照任务控制块指针操作的。