专利名称：一种高效实时多任务操作系统内核的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机技术，特别是嵌入式单片机技术。
背景技术：
在电力电子应用中，电源控制一般在10KHz-50KHz电压电流闭环；电机调速一般 在ΙΚΗζ-ΙΟΚΗζ闭环。速度闭环一般在50-500HZ闭环。另外还有I/O处理，通讯，界面等不 同速度等级的任务。采用常规的顺序执行加中断的方法，一般都要采用DSP才能达到要求。 本发明基于对8051结构的多组通用寄存器的资源分配，避免了任务调度时对通用寄存器 组的保护及恢复，从而实现了一个高效的实时多任务操作系统内核。在一个20MIPS的增强 型8051单片机上，本内核执行速度仅为10 μ s。
发明内容
本发明针对实时多任务的工业控制要求，提出了一种基于8051的高效实时多任 务操作系统内核。其特征是，以通用寄存器组划分任务，每组通用寄存器组只供一个任务使 用；以中断或非中断驱动任务调度，在任务调度时只保存特殊寄存器内容(A，B，PSW，DPTR， PC)；每个任务的特殊寄存器组有各自的内容映射区；每次调度任务时，先将该任务状态字 找出被调度的任务在内存映射区的偏移量，并将该任务的特殊寄存器恢复，即恢复该任务 的断点及断点处状态及特殊寄存器值；由于PSW包含了通用寄存器组的信息，且各个任务 只使用各自的通用寄存器组，故不需保护及恢复通用寄存器组，从而大大提高了执行速度。
图1为为各个任务所分配的通用寄存器组及特殊寄存器组的内存映射。由于资源 的限制，将RB3由Task3及中断共享，即Task3只能使用RB3的R0-R3，而中断只能使用RB3 的 R4-R7。图2为对应一个任务的特殊寄存器的内存映射区结构。图3为系统程序流程图。图4为每个任务的程序流程图。图5为中断处理中的任务调度流程图。具体实施方法如图1所示，将4组通用寄存分别分配给TaSkO，TaSkl，TaSk2，TaSk3。其中，由于资源限制，RB3由Task3及中断分享，即R0-R3给Task3，R4_R7给中断使用。图2给出了对 应于每一个任务的特殊寄存器内存映射的结构，由于PSW. 4及PSW. 3选择了通用寄存器组，故该两位也就决定了任务号。图3为系统程序结构图。我们看到，各个框图间没有直接联系。任务调度可以由中断完成，也可以在每个任务结束时完成。图4为一个任务的基本结构。除去常规的事件处理程序外，每个任务可以处理所有任务的状态位。我们规定 TaskSta. O, TaskSta. 1，TaskSta. 2，TaskSta. 3 分别表示 TaskO， Taskl, Task2, Task3的状态，“ 1 ”为激活，“O”为挂起，并且规定优先级为TaskO，Taskl, Task2, Task3递减。每次本任务结束时，即消除该状态位。图5为中断程序的任务调度流程图。将PSW. 4及PSW.3做为偏移量，即可找出当 前任务的内存映射区，并将当前任务的特殊寄存器内容保存。任务状态位则可以在中断中 处理，也可以在普通任务中处理。根据任务状态字，即可找出目前优先级最高的任务号；将 该任务的特殊寄存器从内存映射区中恢复，退出中断时该任务便自动从上次断点处原状态 执行。下面列出了一个典型的主程序和任务调度原码。可以看到，各个任务在程序结构 上完全解耦。CSEG AT 200HtaskO ；800Hzcall pwm_con0call tx_sub0call filterOINCA ModuleCntINCA StateCntmov DPTR, #task0inc TBaseOmov A, TBaseOanl A, #0FHENDT_NZ #0FEHorl TaskSta, #2；Taskl is activatedanl TaskSta, #0FEHDESP_TASKret；----------------------------------taskl ；50Hzcall load_monl；monitoring discharge ratecall clockmov DPTR, #tasklinc TBaselmov A, TBaselanl A, #07HENDT_NZ #0FDHorl T￡iskSt￡i，#04；activate Task2anl TaskSta, #0FDHDESP_TASKret
；--------------------------------------task2 ；6. 25Hzcall tx_sub2callled_sub2mov DPTR, #task2DECAS CntRev，RevOFanlTaskSta, #0FBHDESP_TASKret；---------------------------------------------------task3 mov DPTR, #task3DESP_TASKretDESP_TASK MACROlocal loopmov A, PSff；save the current PCanl A，#18Horl A, #TaskBuf+6；+6/7 for PCmovR0, A ；get the return address for current taskmov §R0, DPH；PCH(taskn)inc ROmov §R0, DPL；PCLmov A, TaskStamov R0, #0FFHloop inc ROrrc Ajnc loopmov A, ROrl Arl Arl A；PSff. 3/. 4 are the RS0/1anl A，#18Horl A, #TaskBuf+7；get buffer address of the chosen taskmov R0,Amov A, _；recoverypush ACC；PCL into stack
decROmo νA, @R0pushACC； PCHdecRO
mo νDPL，iRO； DPLdecROmovDPH, iRO；DPHdecROmovB, @R0；BdecROmovA, @R0；ApushACC；into stack as welldecROmovA, iRO；RO-not the current RO ！pushACC；into stack as welldecROmovPSff, iRO；PSff-register bank changedpopACCmovRO,A；RO recoveredpopACC；A recoveredENDM
权利要求
一种基于8051的高效实时多任务操作系统内核。其特征是，以通用寄存器组划分任务，每组通用寄存器组只供一个任务使用；以中断或非中断驱动任务调度，在任务调度时只保存特殊寄存器内容；每个任务的特殊寄存器组有各自的内容映射区；每次调度任务时，先将该任务状态字找出被调度的任务在内存映射区的偏移量，并将该任务的特殊寄存器恢复，即恢复该任务的断点及断点处状态及特殊寄存器值。
2.如权利要求1所述的高效实时多任务操作系统内核，可以移植到任何具有多组通用 寄存器组的单片机上。
全文摘要
一种高效实时多任务操作系统内核。基于对8051结构的多组通用寄存器的资源分配，避免了任务调度时对通用寄存器组的保护及恢复，从而实现了一个高效的实时多任务操作系统内核。以通用寄存器组划分任务，每组通用寄存器组只供一个任务使用；以中断或非中断驱动任务调度，在任务调度时只保存特殊寄存器内容(A，B，PSW，DPTR，PC)；每个任务的特殊寄存器组有各自的内容映射区；每次调度任务时，先将该任务状态字找出被调度的任务在内存映射区的偏移量，并将该任务的特殊寄存器恢复，即恢复该任务的断点及断点处状态及特殊寄存器值；由于PSW包含了通用寄存器组的信息，且各个任务只使用各自的通用寄存器组，故不需保护及恢复通用寄存器组，从而大大提高了执行速度。
文档编号G06F9/46GK101826032SQ200910127320
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者古俊银 申请人:英伟力新能源科技(上海)有限公司