μC/OS-3源码分析笔记

作者: 李悦城著 , 野火著

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2016-01

版次: 1

ISBN: 9787111519676

定价: 79.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 317页

字数: 235千字

丛书: 电子与嵌入式系统设计丛书

分类: 计算机与互联网

27人买过

　　μC/OS-III是嵌入式工程师在掌握基础的MCU外设编程之后最容易掌握的一个操作系统之一。μC/OS-III不但有软件定时器、信号量、消息队列、内存管理等资源，更重要的是它能提供多个线程灵活的调度，这可以让初学者更加灵活、方便、高效地实现程序的功能。μC/OS-III早在2009年就已推出，但是直到现在市面上μC/OS-III的资料和书籍依然很少，介绍源码的资料更是少之又少，即使官方手册也没有将使用方法和原理介绍有机结合。本书详细地阐述了μC/OS-III的原理，辅以简单入门的例程，能为读者快速找到上手的法门。
　　本书基于Cortex-M3内核，从源码分析和实际应用两个角度全面解析嵌入式实时操作系统μC/OS-III。为了让读者更好地理解，本书主要按照循环渐进的顺序对μC/OS-III中的函数逐一进行分析，采用通俗易懂的例子对书中内容进行解析。
　　李悦城，资深STM32开发者，野火初学者社区最活跃的版主之一，在社区撰写了大量的教程，曾荣获多项电子设计大赛奖项。目前主要从事可穿戴设备的研发和STM32嵌入式系统开发工作，拥有非常丰富的嵌入式实时操作系统开发经验。
前言
第1章　实时操作系统及μC/OS-III简介 / 1
1.1　单片机应用程序框架 / 1
1.1.1　前后台系统 / 1
1.1.2　嵌入式实时操作系统 / 4
1.2　如何使用和学习μC/OS-III源码 / 5
1.3　μC/OS-III文件结构简介 / 7
1.4　μC/OS-III数据结构简介 / 8
1.5　任务 / 10
1.6　内核对象简介 / 11
1.6.1　信号量 / 11
1.6.2　事件标志组 / 12
1.6.3　消息队列 / 12
1.6.4　互斥信号量 / 12
1.6.5　内存分区 / 13
1.6.6　软件定时器 / 13
1.7　μC/OS-III常见的程序段 / 13
1.7.1　中断嵌套层数统计 / 13
1.7.2　开中断和关中断 / 14
1.7.3　使能中断延迟的锁住和开启调度器 / 14
1.7.4　没有使能中断延迟的锁住和开启调度器 / 15
1.7.5　中断嵌套检测 / 15
1.7.6　调度器嵌套检测 / 16
1.7.7　时间戳 / 16
1.7.8　错误类型 / 17
1.7.9　参数检测 / 17
1.7.10　内核对象类型检测 / 17
1.7.11　安全检测 / 18
1.7.12　安全关键IEC61508 / 18
1.8　总结 / 19
第2章　时钟节拍 / 20
2.1　系统节拍中断服务程序 / 20
2.2　节拍任务处理时间相关事务 / 23
2.2.1　节拍列表更新 / 24
2.2.2　节拍列表 / 27
2.2.3　哈希算法检测到期任务 / 29
2.3　总结 / 30
第3章　时间管理 / 31
3.1　实例演示 / 31
3.2　任务开始延时 / 34
3.3　任务插入节拍列表 / 40
3.4　任务取消延时 / 49
3.5　任务脱离节拍列表 / 51
3.6　获取和设置时钟节拍 / 55
3.7　μC/OS-III全局变量的定义
和声明 / 56
3.8　总结 / 57
第4章　软件定时器 / 58
4.1　实例演示 / 58
4.2　插入定时器列表 / 65
4.3　删除定时器 / 68
4.4　脱离定时器列表 / 70
4.5　停止定时器 / 71
4.6　定时器内部运行机制 / 74
4.6.1　定时器初始化 / 74
4.6.2　定时器任务 / 76
4.6.3　回调函数 / 78
4.7　定时器剩余定时时间获取 / 79
4.8　定时器状态获取 / 81
4.9　总结 / 82
第5章　多值信号量 / 83
5.1　实例演示 / 83
5.2　信号量的创建 / 85
5.3　信号量等待队列 / 86
5.4　内核对象添加到调试双向链表 / 89
5.5　内核对象从调试双向链表中
删除 / 90
5.6　部分内核对象数据结构的
特点 / 93
5.7　发布信号量 / 95
5.7.1　开始发布信号量 / 95
5.7.2　结构体指针强制类型转换 / 101
5.7.3　无确切类型指针 / 101
5.7.4　单一任务提交处理 / 102
5.7.5　标记某一内核对象被提交 / 104
5.7.6　将任务从多个等待列表中移除 / 106
5.7.7　将任务从一个等待列表中删除 / 107
5.7.8　信号量提交过程涉及的时间戳 / 108
5.8　等待信号量 / 108
5.9　等待信号量过程的解析 / 109
5.9.1　函数解析 / 110
5.9.2　阻塞准备等待内核对象的任务 / 114
5.9.3　阻塞任务 / 115
5.9.4　初始化OS_PEND_DATA类型变量 / 116
5.9.5　根据任务优先级将OS_PEND_DATA变量插入双向链表 / 116
5.10　强制解除等待状态 / 118
5.10.1　强制解除内核对象上的一个任务 / 121
5.10.2　标记某一内核对象上的任务被强制解除等待状态 / 122
5.11　删除信号量 / 123
5.12　设置信号量计数值 / 128
5.13　总结 / 130
第6章　互斥信号量mutex / 131
6.1　mutex变量的数据结构 / 131
6.2　创建mutex / 132
6.3　提交mutex / 133
6.4　等待/获取mutex / 136
6.5　获取mutex过程解析 / 137
6.5.1　开始获取mutex / 137
6.5.2　优先级继承过程 / 141
6.5.3　改变任务优先级并调整任务在各种列表中的位置 / 141
6.6　删除mutex / 142
6.7　强制解除等待mutex / 146
6.8　总结 / 148
第7章　消息队列 / 149
7.1　实例演示 / 149
7.2　消息的数据结构 / 150
7.3　消息池 / 151
7.4　消息队列解析 / 153
7.5　创建消息队列 / 155
7.6　提交消息 / 157
7.7　提交消息过程解析 / 157
7.8　等待消息过程解析 / 164
7.9　总结 / 164
第8章　事件标志 / 165
8.1　实例演示 / 165
8.2　事件标志组数据结构解析 / 167
8.3　创建事件标志组 / 167
8.4　等待事件标志组 / 169
8.5　提交事件标志组 / 177
8.6　总结 / 180
第9章　等待多个内核对象 / 181
9.1　实例演示 / 181
9.2　等待多个内核对象过程解析 / 182
9.2.1　检查多个内核对象是否被提交过 / 186
9.2.2　任务等待多个内核对象 / 188
9.3　总结 / 189
第10章　任务消息队列和任务信号量 / 190
10.1　实例演示 / 190
10.2　任务消息队列 / 191
10.2.1　任务消息队列相关数据结构解析 / 191
10.2.2　等待任务消息队列 / 192
10.2.3　任务消息队列的提交 / 196
10.2.4　强制解除等待任务消息队列 / 200
10.2.5　小结 / 201
10.3　任务信号量 / 202
10.3.1　任务信号量相关数据结构 / 202
10.3.2　等待任务信号量 / 202
10.3.3　提交任务信号量 / 205
10.3.4　强制解除等待任务信号量 / 209
10.3.5　小结 / 210
第11章　内存管理 / 211
11.1　内存碎片是怎么形成的 / 211
11.2　实例说明 / 211
11.3　内存分区控制块数据结构 / 212
11.4　创建内存分区 / 212
11.5　获取内存块 / 216
11.6　将内存块放回内存分区 / 217
11.7　总结 / 218
第12章　就绪优先级位映像表 / 219
12.1　就绪优先级位映像表数据结构 / 219
12.2　初始化就绪优先级位映像表 / 220
12.3　查找就绪优先级位映像表中最高的优先级 / 220
12.4　置就绪优先级位映像表中某个优先级处于就绪状态 / 225
12.5　将就绪优先级位映像表相应位清0 / 226
12.6　总结 / 226
第13章　就绪列表 / 227
13.1　就绪列表数据结构解析 / 227
13.2　初始化就绪列表 / 229
13.3　使任务就绪 / 229
13.4　将任务从就绪列表对应的双向链表的前面转移到后面 / 231
13.5　总结 / 232
第14章　任务切换 / 233
14.1　堆栈的基本概念 / 233
14.2　Cortex-M3堆栈 / 234
14.3　任务切换 / 235
14.4　PendSV服务程序解析 / 238
14.5　首次任务调度 / 242
14.6　任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit解析 / 243
14.7　验证初始化堆栈弹栈结果 / 246
14.8　中断级任务切换的宏OSIntCtxSw()解析 / 248
14.9　任务切换过程中出现中断的处理 / 249
14.10　总结 / 249
第15章　任务管理 / 250
15.1　任务创建 / 250
15.2　挂起任务 / 256
15.3　恢复挂起任务 / 259
15.4　时间片轮转调度 / 262
15.4.1　时间片轮转调度初始化 / 262
15.4.2　时间片轮转调度核心算法 / 264
15.4.3　放弃时间片 / 266
15.4.4　设置任务时间片个数 / 267
15.5　任务寄存器 / 269
15.5.1　设置寄存器的内容 / 269
15.5.2　访问任务寄存器 / 271
15.6　总结 / 272
第16章　中断管理 / 273
16.1　中断延迟提交 / 273
16.1.1　延迟提交信息记录块 / 274
16.1.2　初始化延迟提交 / 274
16.1.3　中断延迟提交内核对象 / 276
16.1.4　延迟提交任务OS_IntQTask / 279
16.2　中断嵌套管理 / 282
16.3　开中断和关中断解析 / 284
16.4　进入和退出临界段代码解析 / 287
16.4.1　OS_CRITICAL_ENTER解析 / 288
16.4.2　OS_CRITICAL_ENTER_CPU_CRITICAL_EXIT解析 / 288
16.4.3　OS_CRITICAL_EXIT_NO_SCHED解析 / 288
16.4.4　OS_CRITICAL_EXIT解析 / 288
16.5　测量关中断时间 / 289
16.5.1　测量关中断的初始化 / 289
16.5.2　测量最大关中断时间 / 290
16.5.3　获取最大关中断的时间 / 292
16.6　总结 / 293
第17章　各类统计信息 / 295
17.1　实例演示 / 295
17.2　CPU使用率计算 / 296
17.3　CPU使用率测量的初始化 / 296
17.4　堆栈检测过程简介 / 298
17.5　堆栈检测 / 299
17.6　实例解读堆栈溢出 / 301
17.7　统计任务OS_StatTask / 305
17.8　总结 / 307
第18章　μC/OS-III在不同CPU上的移植 / 308
18.1　移植接口主要文件编写 / 308
18.1.1　os_cpu_c.c文件 / 308
18.1.2　os_cpu_a.asm文件 / 309
18.1.3　os_cpu.h文件 / 310
18.2　编写CPU相关文件 / 310
18.2.1　cpu_c.c文件和cpu_a.asm文件 / 310
18.2.2　cpu.h文件 / 310
18.2.3　cpu_def.h文件 / 315
18.2.4　cpu_core.c文件和cpu_core.h文件 / 316
18.2.5　cpu_cfg.h文件 / 316
18.3　编写配置文件 / 317
18.3.1　os_app_app.h文件 / 317
18.3.2　os_cfg.h文件 / 317
18.4　总结 / 317
内容简介:
　　μC/OS-III是嵌入式工程师在掌握基础的MCU外设编程之后最容易掌握的一个操作系统之一。μC/OS-III不但有软件定时器、信号量、消息队列、内存管理等资源，更重要的是它能提供多个线程灵活的调度，这可以让初学者更加灵活、方便、高效地实现程序的功能。μC/OS-III早在2009年就已推出，但是直到现在市面上μC/OS-III的资料和书籍依然很少，介绍源码的资料更是少之又少，即使官方手册也没有将使用方法和原理介绍有机结合。本书详细地阐述了μC/OS-III的原理，辅以简单入门的例程，能为读者快速找到上手的法门。
　　本书基于Cortex-M3内核，从源码分析和实际应用两个角度全面解析嵌入式实时操作系统μC/OS-III。为了让读者更好地理解，本书主要按照循环渐进的顺序对μC/OS-III中的函数逐一进行分析，采用通俗易懂的例子对书中内容进行解析。
作者简介:
　　李悦城，资深STM32开发者，野火初学者社区最活跃的版主之一，在社区撰写了大量的教程，曾荣获多项电子设计大赛奖项。目前主要从事可穿戴设备的研发和STM32嵌入式系统开发工作，拥有非常丰富的嵌入式实时操作系统开发经验。
目录:
前言
第1章　实时操作系统及μC/OS-III简介 / 1
1.1　单片机应用程序框架 / 1
1.1.1　前后台系统 / 1
1.1.2　嵌入式实时操作系统 / 4
1.2　如何使用和学习μC/OS-III源码 / 5
1.3　μC/OS-III文件结构简介 / 7
1.4　μC/OS-III数据结构简介 / 8
1.5　任务 / 10
1.6　内核对象简介 / 11
1.6.1　信号量 / 11
1.6.2　事件标志组 / 12
1.6.3　消息队列 / 12
1.6.4　互斥信号量 / 12
1.6.5　内存分区 / 13
1.6.6　软件定时器 / 13
1.7　μC/OS-III常见的程序段 / 13
1.7.1　中断嵌套层数统计 / 13
1.7.2　开中断和关中断 / 14
1.7.3　使能中断延迟的锁住和开启调度器 / 14
1.7.4　没有使能中断延迟的锁住和开启调度器 / 15
1.7.5　中断嵌套检测 / 15
1.7.6　调度器嵌套检测 / 16
1.7.7　时间戳 / 16
1.7.8　错误类型 / 17
1.7.9　参数检测 / 17
1.7.10　内核对象类型检测 / 17
1.7.11　安全检测 / 18
1.7.12　安全关键IEC61508 / 18
1.8　总结 / 19
第2章　时钟节拍 / 20
2.1　系统节拍中断服务程序 / 20
2.2　节拍任务处理时间相关事务 / 23
2.2.1　节拍列表更新 / 24
2.2.2　节拍列表 / 27
2.2.3　哈希算法检测到期任务 / 29
2.3　总结 / 30
第3章　时间管理 / 31
3.1　实例演示 / 31
3.2　任务开始延时 / 34
3.3　任务插入节拍列表 / 40
3.4　任务取消延时 / 49
3.5　任务脱离节拍列表 / 51
3.6　获取和设置时钟节拍 / 55
3.7　μC/OS-III全局变量的定义
和声明 / 56
3.8　总结 / 57
第4章　软件定时器 / 58
4.1　实例演示 / 58
4.2　插入定时器列表 / 65
4.3　删除定时器 / 68
4.4　脱离定时器列表 / 70
4.5　停止定时器 / 71
4.6　定时器内部运行机制 / 74
4.6.1　定时器初始化 / 74
4.6.2　定时器任务 / 76
4.6.3　回调函数 / 78
4.7　定时器剩余定时时间获取 / 79
4.8　定时器状态获取 / 81
4.9　总结 / 82
第5章　多值信号量 / 83
5.1　实例演示 / 83
5.2　信号量的创建 / 85
5.3　信号量等待队列 / 86
5.4　内核对象添加到调试双向链表 / 89
5.5　内核对象从调试双向链表中
删除 / 90
5.6　部分内核对象数据结构的
特点 / 93
5.7　发布信号量 / 95
5.7.1　开始发布信号量 / 95
5.7.2　结构体指针强制类型转换 / 101
5.7.3　无确切类型指针 / 101
5.7.4　单一任务提交处理 / 102
5.7.5　标记某一内核对象被提交 / 104
5.7.6　将任务从多个等待列表中移除 / 106
5.7.7　将任务从一个等待列表中删除 / 107
5.7.8　信号量提交过程涉及的时间戳 / 108
5.8　等待信号量 / 108
5.9　等待信号量过程的解析 / 109
5.9.1　函数解析 / 110
5.9.2　阻塞准备等待内核对象的任务 / 114
5.9.3　阻塞任务 / 115
5.9.4　初始化OS_PEND_DATA类型变量 / 116
5.9.5　根据任务优先级将OS_PEND_DATA变量插入双向链表 / 116
5.10　强制解除等待状态 / 118
5.10.1　强制解除内核对象上的一个任务 / 121
5.10.2　标记某一内核对象上的任务被强制解除等待状态 / 122
5.11　删除信号量 / 123
5.12　设置信号量计数值 / 128
5.13　总结 / 130
第6章　互斥信号量mutex / 131
6.1　mutex变量的数据结构 / 131
6.2　创建mutex / 132
6.3　提交mutex / 133
6.4　等待/获取mutex / 136
6.5　获取mutex过程解析 / 137
6.5.1　开始获取mutex / 137
6.5.2　优先级继承过程 / 141
6.5.3　改变任务优先级并调整任务在各种列表中的位置 / 141
6.6　删除mutex / 142
6.7　强制解除等待mutex / 146
6.8　总结 / 148
第7章　消息队列 / 149
7.1　实例演示 / 149
7.2　消息的数据结构 / 150
7.3　消息池 / 151
7.4　消息队列解析 / 153
7.5　创建消息队列 / 155
7.6　提交消息 / 157
7.7　提交消息过程解析 / 157
7.8　等待消息过程解析 / 164
7.9　总结 / 164
第8章　事件标志 / 165
8.1　实例演示 / 165
8.2　事件标志组数据结构解析 / 167
8.3　创建事件标志组 / 167
8.4　等待事件标志组 / 169
8.5　提交事件标志组 / 177
8.6　总结 / 180
第9章　等待多个内核对象 / 181
9.1　实例演示 / 181
9.2　等待多个内核对象过程解析 / 182
9.2.1　检查多个内核对象是否被提交过 / 186
9.2.2　任务等待多个内核对象 / 188
9.3　总结 / 189
第10章　任务消息队列和任务信号量 / 190
10.1　实例演示 / 190
10.2　任务消息队列 / 191
10.2.1　任务消息队列相关数据结构解析 / 191
10.2.2　等待任务消息队列 / 192
10.2.3　任务消息队列的提交 / 196
10.2.4　强制解除等待任务消息队列 / 200
10.2.5　小结 / 201
10.3　任务信号量 / 202
10.3.1　任务信号量相关数据结构 / 202
10.3.2　等待任务信号量 / 202
10.3.3　提交任务信号量 / 205
10.3.4　强制解除等待任务信号量 / 209
10.3.5　小结 / 210
第11章　内存管理 / 211
11.1　内存碎片是怎么形成的 / 211
11.2　实例说明 / 211
11.3　内存分区控制块数据结构 / 212
11.4　创建内存分区 / 212
11.5　获取内存块 / 216
11.6　将内存块放回内存分区 / 217
11.7　总结 / 218
第12章　就绪优先级位映像表 / 219
12.1　就绪优先级位映像表数据结构 / 219
12.2　初始化就绪优先级位映像表 / 220
12.3　查找就绪优先级位映像表中最高的优先级 / 220
12.4　置就绪优先级位映像表中某个优先级处于就绪状态 / 225
12.5　将就绪优先级位映像表相应位清0 / 226
12.6　总结 / 226
第13章　就绪列表 / 227
13.1　就绪列表数据结构解析 / 227
13.2　初始化就绪列表 / 229
13.3　使任务就绪 / 229
13.4　将任务从就绪列表对应的双向链表的前面转移到后面 / 231
13.5　总结 / 232
第14章　任务切换 / 233
14.1　堆栈的基本概念 / 233
14.2　Cortex-M3堆栈 / 234
14.3　任务切换 / 235
14.4　PendSV服务程序解析 / 238
14.5　首次任务调度 / 242
14.6　任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit解析 / 243
14.7　验证初始化堆栈弹栈结果 / 246
14.8　中断级任务切换的宏OSIntCtxSw()解析 / 248
14.9　任务切换过程中出现中断的处理 / 249
14.10　总结 / 249
第15章　任务管理 / 250
15.1　任务创建 / 250
15.2　挂起任务 / 256
15.3　恢复挂起任务 / 259
15.4　时间片轮转调度 / 262
15.4.1　时间片轮转调度初始化 / 262
15.4.2　时间片轮转调度核心算法 / 264
15.4.3　放弃时间片 / 266
15.4.4　设置任务时间片个数 / 267
15.5　任务寄存器 / 269
15.5.1　设置寄存器的内容 / 269
15.5.2　访问任务寄存器 / 271
15.6　总结 / 272
第16章　中断管理 / 273
16.1　中断延迟提交 / 273
16.1.1　延迟提交信息记录块 / 274
16.1.2　初始化延迟提交 / 274
16.1.3　中断延迟提交内核对象 / 276
16.1.4　延迟提交任务OS_IntQTask / 279
16.2　中断嵌套管理 / 282
16.3　开中断和关中断解析 / 284
16.4　进入和退出临界段代码解析 / 287
16.4.1　OS_CRITICAL_ENTER解析 / 288
16.4.2　OS_CRITICAL_ENTER_CPU_CRITICAL_EXIT解析 / 288
16.4.3　OS_CRITICAL_EXIT_NO_SCHED解析 / 288
16.4.4　OS_CRITICAL_EXIT解析 / 288
16.5　测量关中断时间 / 289
16.5.1　测量关中断的初始化 / 289
16.5.2　测量最大关中断时间 / 290
16.5.3　获取最大关中断的时间 / 292
16.6　总结 / 293
第17章　各类统计信息 / 295
17.1　实例演示 / 295
17.2　CPU使用率计算 / 296
17.3　CPU使用率测量的初始化 / 296
17.4　堆栈检测过程简介 / 298
17.5　堆栈检测 / 299
17.6　实例解读堆栈溢出 / 301
17.7　统计任务OS_StatTask / 305
17.8　总结 / 307
第18章　μC/OS-III在不同CPU上的移植 / 308
18.1　移植接口主要文件编写 / 308
18.1.1　os_cpu_c.c文件 / 308
18.1.2　os_cpu_a.asm文件 / 309
18.1.3　os_cpu.h文件 / 310
18.2　编写CPU相关文件 / 310
18.2.1　cpu_c.c文件和cpu_a.asm文件 / 310
18.2.2　cpu.h文件 / 310
18.2.3　cpu_def.h文件 / 315
18.2.4　cpu_core.c文件和cpu_core.h文件 / 316
18.2.5　cpu_cfg.h文件 / 316
18.3　编写配置文件 / 317
18.3.1　os_app_app.h文件 / 317
18.3.2　os_cfg.h文件 / 317
18.4　总结 / 317

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μC/OS-3源码分析笔记

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