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【轉(zhuǎn)載】改進(jìn)uC/OS II,減少內(nèi)存使用量

發(fā)布時(shí)間:2009-8-29 23:57    發(fā)布者:原野之狼
關(guān)鍵詞: 改進(jìn) , 內(nèi)存 , 使用量

在以uC/OS為操作系統(tǒng)的項(xiàng)目中,系統(tǒng)可能要處理各種不同的中斷請求,如果某個(gè)中斷處理程序需要調(diào)用uC/OS的各種Post函數(shù)向任務(wù)發(fā)出消息,那么uC/OS建議中斷服務(wù)程序的寫法是:
1、保存全部CPU寄存器
2、調(diào)用OSIntEnter或OSIntNesting直接加1
3、執(zhí)行用戶代碼做中斷服務(wù)
4、調(diào)用OSIntExit
5、恢復(fù)所有CPU寄存器
6、執(zhí)行中斷返回指令
暫且稱為“標(biāo)準(zhǔn)中斷”方式,這種方式實(shí)際上是將這個(gè)中斷處理加入了任務(wù)調(diào)度系統(tǒng),也就是說這個(gè)中斷可以引起任務(wù)的切換。

如果在中斷處理中沒有調(diào)用各種Post函數(shù)的話,則可以用一般的、象原來沒有操作系統(tǒng)時(shí)的寫法:
1、保存中斷處理程序需要用到的CPU寄存器
2、執(zhí)行中斷處理
3、恢復(fù)保存了的CPU寄存器
4、執(zhí)行中斷返回指令
暫且稱為“快中斷”方式,按照這種方法定義的中斷永遠(yuǎn)不會引起任務(wù)切換。

在uC/OS系統(tǒng)中,每個(gè)任務(wù)都要定義獨(dú)立的?臻g,一個(gè)?臻g的使用包括5個(gè)部分:
1、任務(wù)包括的各個(gè)函數(shù)的調(diào)用返回地址
2、任務(wù)包括的各個(gè)函數(shù)中可能在棧上分配的局部變量
3、發(fā)生了“標(biāo)準(zhǔn)中斷”方式定義的中斷或任務(wù)被掛起時(shí),所要保存的任務(wù)上下文
4、發(fā)生了“快中斷”方式定義的中斷時(shí),中斷處理程序所需要的?臻g
5、中斷嵌套時(shí),所要保存的中斷嵌套上下文

在這些使用的部分中,1,2,3,4的內(nèi)存占用量是比較容易估算的,最精確和保險(xiǎn)的確定方法是:查看由C生成的asm文件,并計(jì)算各個(gè)函數(shù)的棧使用量。但是第5部分的棧空間使用量是隨中斷嵌套的深度而不斷增加的,是不確定的,一般的方法只能定義一個(gè)充分大的?臻g,使之不會溢出。

為每個(gè)任務(wù)都定義一個(gè)充分大的?臻g,這在某些內(nèi)存稀缺的小項(xiàng)目中是非常痛苦的,有時(shí)不得不增擴(kuò)內(nèi)存,這就會使成本增加。

我深入研究了uC/OS后,認(rèn)為,可以將所有任務(wù)棧空間使用的第5部分合并,這樣將會大大的降低整個(gè)系統(tǒng)對內(nèi)存的需求。

uC/OS的任務(wù)調(diào)度是靠OS_Sched和OSIntExit來完成的,這兩個(gè)函數(shù)中都要先判斷一個(gè)叫 OSIntNesting的系統(tǒng)變量,如果OSIntNesting不為0,則不進(jìn)行任務(wù)切換。也就是說:在OSIntNesting為1(當(dāng)前只有一個(gè)中斷在處理中,并且沒有嵌套的中斷)時(shí)起,如果發(fā)生了嵌套的中斷(不管嵌套的層數(shù)有深),那么在所有嵌套的中斷一層一層地都返回直到 OSIntNesting再次為1時(shí)止,任務(wù)棧是不會切換的(棧指針都在一個(gè)任務(wù)的?臻g中變化)。

據(jù)此,我們可以這樣改動:設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū)OSInterruptStk,作為嵌套中斷的?臻g,由所有任務(wù)共享,中斷服務(wù)程序改為:
1、保存全部CPU寄存器
2、調(diào)用OSIntEnter或OSIntNesting直接加1
增加:2.1、判斷OSIntNesting是否等于1,如果不是則轉(zhuǎn)到3
增加:2.2、將棧指針SP保存到OSTCBCur->OSTCBStkPtr
增加:2.3、將SP指向OSInterruptStk的棧頂(注意棧增長的方向)。
3、執(zhí)行用戶代碼做中斷服務(wù)
4、調(diào)用OSIntExit
增加:4.1、判斷OSIntNesting是否等于0,如果不是則轉(zhuǎn)到5
增加:4.2、從OSTCBCur->OSTCBStkPtr中恢復(fù)棧指針SP
5、恢復(fù)所有CPU寄存器
6、執(zhí)行中斷返回指令

并且要修改OSIntCtxSw函數(shù),原始的OSIntCtxSw函數(shù)的寫法是:
1、調(diào)整棧指針來去掉在調(diào)用:OSIntExit,OSIntCtxSw過程中入棧的多余內(nèi)容
2、將當(dāng)前任務(wù)棧指針保存到OSTCBCur中(OSTCBCur->OSTCBStkPtr = __SP__)
3、如果需要?jiǎng)t調(diào)用OSTaskSwHook
4、OSTCBCur = OSTCBHighRdy
5、OSPrio = OSPrioHighRdy
6、從OSTCBCur中恢復(fù)棧指針(__SP__ = OSTCBCur->OSTCBStkPtr)
7、恢復(fù)保存了的CPU寄存器
8、執(zhí)行中斷返回指令

新的寫法只需將原寫法中的1,2去掉即可,因?yàn)?,2步只是保存舊任務(wù)的棧指針,而新的寫法中,這些步被移到了“中斷服務(wù)程序”中的2.2。

以上的修改已在我的項(xiàng)目中驗(yàn)證通過了

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geyingzhen 發(fā)表于 2009-10-4 14:05:50
wsjc1999 發(fā)表于 2009-10-17 22:35:58
謝謝。
jcwangzi 發(fā)表于 2010-10-2 19:40:03
頂,謝謝。
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