在
上一篇文章中，我们研究了RTOS支持的各种类型的计划以及Nucleus SE中的相关功能。 在本文中，我们将介绍Nucleus SE中的其他计划选项以及保存和还原上下文的过程。
该系列中的先前文章：
第9条。 调度程序：实施第8条 Nucleus SE：内部设计和部署第7条 Nucleus SE：简介第6条。 其他RTOS服务第5条 任务交互和同步第4条 任务，上下文切换和中断第3条 任务与计划第2条。 RTOS：结构和实时模式
第1条 RTOS：简介。
可选功能
在开发Nucleus SE的过程中，我将最大数量的功能设置为可选，从而节省了内存和/或时间。
挂起任务
如之前在
“规划器：实施”文章中所述 ，Nucleus SE支持各种用于暂停任务的选项，但是此功能是可选的，并且包含在
nuse_config.h中的
NUSE_SUSPEND_ENABLE符号中。 如果设置为
TRUE ，则数据结构定义为
NUSE_Task_Status [] 。 这种类型的暂停适用于所有任务。 该数组的类型为
U8 ，其中两个半字节分别使用。 低4位包含任务的状态：
NUSE_READY，NUSE_PURE_SUSPEND ，
NUSE_SLEEP_SUSPEND ，
NUSE_MAILBOX_SUSPEND等。 如果通过API调用挂起任务（例如
NUSE_MAILBOX_SUSPEND ），则高4位包含挂起任务的对象的索引。 当资源可用时将使用此信息，并调用API需要找出哪些挂起的任务需要恢复。
要执行任务挂起，需要使用一对调度程序函数：
NUSE_Suspend_Task（）和
NUSE_Wake_Task（） 。
NUSE_Suspend_Task（）代码如下：
该函数保存任务的新状态（全部8位），该状态作为suspend_code参数获得。 启用锁定时（请参见下面的“锁定API调用”），将
保存NUSE_SUCCESS返回代码。 接下来，
调用NUSE_Reschedule（）将控制权转移到下一个任务。
NUSE_Wake_Task（）代码非常简单：
任务的状态设置为
NUSE_READY 。 如果未使用优先级调度程序，则当前任务将继续占用处理器，直到需要释放资源为止。 如果使用优先级调度程序，则
NUSE_Reschedule（）会以任务索引作为完成指示，因为任务可能具有更高的优先级并且必须立即执行。
锁定API调用
Nucleus RTOS支持许多API调用，如果资源不可用，开发人员可以通过它们调用（暂停）任务。 资源再次可用时，任务将恢复。 此机制也已在Nucleus SE中实现，并且适用于许多内核对象：可以将任务锁定在内存部分，事件组，邮箱，队列，通道或信号量中。 但是，与Nucleus SE中的大多数工具一样，它是可选的，并且由
nuse_config.h中的
NUSE_BLOCKING_ENABLE符号定义。 如果设置为
TRUE ，则定义数组
NUSE_Task_Blocking_Return [] ，其中包含每个任务的返回码； 它可能是
NUSE_SUCCESS或代码
NUSE_MAILBOX_WAS_RESET ，指示在锁定任务时重置了对象。 启用锁定后，将使用条件编译将相应的代码包含在API函数中。
调度台
Nucleus RTOS计算自任务创建和上次重置以来已安排了多少次任务。 此功能也在Nucleus SE中实现，但它是可选的，由
nuse_config.h中的
NUSE_SCHEDULE_COUNT_SUPPORT符号定义。 如果设置为
TRUE ，
则创建U16类型的
NUSE_Task_Schedule_Count []数组，该数组将每个任务的计数器存储在应用程序中。
任务的初始状态
在Nucleus RTOS中创建任务后，可以选择其状态：就绪或暂停。 在Nucleus SE中，默认情况下，所有任务都可以在启动时准备好。 在
nuse_config.h中使用
NUSE_INITIAL_TASK_STATE_SUPPORT符号选择的选项允许您选择启动状态。
NUSE_Task_Initial_State []数组在
nuse_config.c中定义，并且需要为应用程序中的每个任务初始化
NUSE_READY或
NUSE_PURE_SUSPEND 。
保存上下文
第3条“任务和计划”中提出了使用RTC（运行至完成）以外的任何类型的计划程序维护任务上下文的想法。 如前所述，有几种维护上下文的方法。 鉴于Nucleus SE不是为32位处理器设计的，我选择使用表而不是堆栈来维护上下文。
ADDR类型
NUSE_Task_Context [] []的二维数组用于保存应用程序中所有任务的上下文。 行是
NUSE_TASK_NUMBER （应用程序中的任务数），列是
NUSE_REGISTERS （需要保存的寄存器数；取决于处理器，并在
nuse_types.h中设置
） 。
当然，维护上下文和恢复代码取决于处理器。 这是绑定到特定设备（和开发环境）的唯一Nucleus SE代码。 我将举例说明ColdFire处理器的保存/恢复代码。 尽管由于处理器过时，此选择可能看起来很奇怪，但其汇编程序比大多数现代处理器的汇编程序更易于阅读。 该代码非常简单，可以用作为其他处理器创建上下文切换的基础：
当需要上下文切换时，在NUSE_Context_Swap中调用此代码。 使用两个变量：
NUSE_Task_Active ，当前任务的索引，必须保留其上下文；
NUSE_Task_Next ，要加载其上下文的任务的索引（请参见“全局数据”部分）。
上下文保存过程如下：
- 寄存器A0和D0临时存储在堆栈中；
- A0配置为指向上下文块数组NUSE_Task_Context [] [] ；
- D0使用NUSE_Task_Active加载并乘以72（ColdFire有18个寄存器，需要72个字节来存储）；
- 然后将D0添加到A0 ，它现在指向当前任务的上下文块；
- 然后将寄存器存储在上下文块中； 首先是A0和D0 （来自堆栈），然后是D1-D7和A1-A6 ，然后是SR和PC （来自堆栈，我们将研究快速启动的上下文切换），最后保存堆栈指针。
上下文加载过程是相反的操作序列：
- A0配置为指向上下文块数组NUSE_Task_Context [] [] ；
- 使用NUSE_Task_Active加载D0 ，并乘以72。
- 然后将D0添加到A0 ，它现在指向新任务的上下文块（由于应该在保存序列的相反过程中完成上下文加载，因此首先需要堆栈指针）；
- 然后从上下文块中恢复寄存器； 首先，将堆栈指针，然后将PC和SR压入堆栈，然后装入D1-D7和A1-A6 ，并在D0和A0的末尾。
实现上下文切换的困难在于，许多处理器都很难访问状态寄存器（对于ColdFire，这是
SR ）。 常见的解决方案是中断，即程序中断或条件分支中断，这导致
SR与
PC一起加载到堆栈上。 这就是Nucleus SE在ColdFire上的工作方式。 宏
NUSE_CONTEXT_SWAP（）在
nuse_types.h中设置，该宏扩展为：
asm（“陷阱＃0”）；以下是上下文块的初始化代码（
nuse_init.c中的NUSE_Init_Task（） ）：
这就是堆栈指针，
PC和
SR初始化的方式。 前两个具有由用户在
nuse_config.c中设置的值。
SR的值在
nuse_types.h中定义为
NUSE_STATUS_REGISTER字符。 对于ColdFire，此值为
0x40002000 。
全球数据
Nucleus SE调度程序只需要很少的内存来存储数据，但是，当然，它使用与任务相关联的数据结构，下面的文章将对此进行详细讨论。
RAM数据
调度程序不使用ROM中的数据，而是将2到5个全局变量放置在RAM中（所有变量都在
nuse_globals.c中设置），具体取决于所使用的调度程序：
- NUSE_Task_Active - U8类型的变量，包含当前任务的索引；
- NUSE_Task_State - U8类型的变量，包含一个值，该值指示当前正在执行的代码的状态，该状态可以是任务，中断处理程序或启动代码； 可能的值是： NUSE_TASK_CONTEXT ， NUSE_STARTUP_CONTEXT ， NUSE_NISR_CONTEXT和NUSE_MISR_CONTEXT ；
- NUSE_Task_Saved_State - U8类型的变量，用于在托管中断中保护NUSE_Task_State的值；
- NUSE_Task_Next - U8类型的变量，包含下一个任务的索引，应该为除RTC之外的所有调度程序进行调度；
- NUSE_Time_Slice_Ticks-类型为U16的变量，其中包含时间片的计数器； 仅与TS调度程序一起使用。
调度程序数据足迹
Nucleus SE调度程序不使用ROM数据。 RAM数据的确切数量取决于所使用的调度程序：
- 对于RTC-2个字节（ NUSE_Task_Active和NUSE_Task_State ）；
- 用于RR和优先级-4个字节（ NUSE_Task_Active ， NUSE_Task_State ， NUSE_Task_Saved_State和NUSE_Task_Next ）；
- 对于TS，为6个字节（ NUSE_Task_Active ， NUSE_Task_State ， NUSE_Task_Saved_State ， NUSE_Task_Next和NUSE_Time_Slice_Ticks ）。
实施其他计划机制
尽管Nucleus SE提供了涵盖大多数情况的4种调度程序供您选择，但开放式体系结构允许您为其他情况实现机会。
与后台任务进行时间分片
如
第3条“任务和调度”中所述，简单的时间片调度程序具有局限性，因为它限制了处理器可以执行任务的最大时间。 一个更复杂的选项是增加对后台任务的支持。 可以在分配给已暂停任务的任何插槽上安排此类任务，并在部分释放插槽时运行。 这种方法使您可以按预定的时间间隔安排任务，并以预计的处理器核心时间百分比完成任务。
优先与循环（RR）
在大多数实时内核中，优先级调度程序在每个优先级级别上支持多个任务，这与Nucleus SE不同，在Nucleus SE中，每个任务都有唯一的级别。 我优先选择后者，因为它大大简化了数据结构，从而简化了调度程序代码。 为了支持更复杂的体系结构，将需要大量的ROM和RAM表。
关于作者： Colin Walls在电子行业工作了30多年，大部分时间用于固件。 他现在是Mentor Embedded（Mentor Graphics的一个部门）的固件工程师。 Colin Walls经常在会议和研讨会上发表演讲，他撰写了许多技术文章并撰写了两本有关固件的书。 居住在英国。
Colin的专业
博客 ，电子邮件：colin_walls@mentor.com。
关于翻译：尽管尽管在某些地方已经描述了过时的方法，但该系列文章似乎很有趣，作者向训练有素的读者介绍了实时OS的功能。 我本人属于
俄罗斯RTOS的创建者团队，我们
打算免费提供它 ，我希望这一周期对新手开发人员有用。