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【轉載】改進uC/OS II，減少內存使用量

發布時間：2009-8-29 23:57 發布者：原野之狼

關鍵詞：改進 , 內存 , 使用量

在以uC/OS為操作系統的項目中，系統可能要處理各種不同的中斷請求，如果某個中斷處理程序需要調用uC/OS的各種Post函數向任務發出消息，那么uC/OS建議中斷服務程序的寫法是：
1、保存全部CPU寄存器
2、調用OSIntEnter或OSIntNesting直接加1
3、執行用戶代碼做中斷服務
4、調用OSIntExit
5、恢復所有CPU寄存器
6、執行中斷返回指令
暫且稱為“標準中斷”方式，這種方式實際上是將這個中斷處理加入了任務調度系統，也就是說這個中斷可以引起任務的切換。

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

在uC/OS系統中，每個任務都要定義獨立的�？臻g，一個�？臻g的使用包括5個部分：
1、任務包括的各個函數的調用返回地址
2、任務包括的各個函數中可能在棧上分配的局部變量
3、發生了“標準中斷”方式定義的中斷或任務被掛起時，所要保存的任務上下文
4、發生了“快中斷”方式定義的中斷時，中斷處理程序所需要的�？臻g
5、中斷嵌套時，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的內存占用量是比較容易估算的，最精確和保險的確定方法是：查看由C生成的asm文件，并計算各個函數的棧使用量。但是第5部分的�？臻g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充分大的�？臻g，使之不會溢出。

為每個任務都定義一個充分大的�？臻g，這在某些內存稀缺的小項目中是非常痛苦的，有時不得不增擴內存，這就會使成本增加。

我深入研究了uC/OS后，認為，可以將所有任務�？臻g使用的第5部分合并，這樣將會大大的降低整個系統對內存的需求。

uC/OS的任務調度是靠OS_Sched和OSIntExit來完成的，這兩個函數中都要先判斷一個叫 OSIntNesting的系統變量，如果OSIntNesting不為0，則不進行任務切換。也就是說：在OSIntNesting為1（當前只有一個中斷在處理中，并且沒有嵌套的中斷）時起，如果發生了嵌套的中斷（不管嵌套的層數有深），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時止，任務棧是不會切換的（棧指針都在一個任務的�？臻g中變化）。

據此，我們可以這樣改動：設置一個緩沖區OSInterruptStk，作為嵌套中斷的�？臻g，由所有任務共享，中斷服務程序改為：
1、保存全部CPU寄存器
2、調用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、執行用戶代碼做中斷服務
4、調用OSIntExit
增加：4.1、判斷OSIntNesting是否等于0，如果不是則轉到5
增加：4.2、從OSTCBCur->OSTCBStkPtr中恢復棧指針SP
5、恢復所有CPU寄存器
6、執行中斷返回指令

并且要修改OSIntCtxSw函數，原始的OSIntCtxSw函數的寫法是：
1、調整棧指針來去掉在調用：OSIntExit，OSIntCtxSw過程中入棧的多余內容
2、將當前任務棧指針保存到OSTCBCur中（OSTCBCur->OSTCBStkPtr = __SP__）
3、如果需要則調用OSTaskSwHook
4、OSTCBCur = OSTCBHighRdy
5、OSPrio = OSPrioHighRdy
6、從OSTCBCur中恢復棧指針（__SP__ = OSTCBCur->OSTCBStkPtr）
7、恢復保存了的CPU寄存器
8、執行中斷返回指令

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

以上的修改已在我的項目中驗證通過了

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網友評論

geyingzhen 發表于 2009-10-4 14:05:50

頂

wsjc1999 發表于 2009-10-17 22:35:58

謝謝。

jcwangzi 發表于 2010-10-2 19:40:03

頂,謝謝。

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