一、UCOSIII任務堆棧

1、任務堆棧的創建

堆棧是在RAM中按照“先進先出(FIFO)”的原則組織的一塊連續的存儲空間。為了滿足任務切換和響應中斷時保存CPU寄存器中的內容及任務調用其它函數時的需要，每個任務都應該有自己的堆棧。

如何創建？

#define START_STK_SIZE           512  //堆棧大小

CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];   //定義一個數組來作為任務堆棧

可查看main.c的29行，跳轉可知堆棧大小：

CPU_STK為CPU_INT32U類型，也就是unsigned int類型，為4字節的，那么任務堆棧START_TASK_STK的大小就為：512 X 4=2048字節!

2、任務堆棧的初始化

任務如何才能切換回上一個任務并且還能接著從上次被中斷的地方開始運行？

恢復現場即可，現場就是CPU的內部各個寄存器。因此在創建一個新任務時，必須把系統啟動這個任務時所需的CPU各個寄存器初始值事先存放在任務堆棧中。這樣當任務獲得CPU使用權時，就把任務堆棧的內容復制到CPU的各個寄存器，從而可以任務順利地啟動并運行。

把任務初始數據存放到任務堆棧的工作就叫做任務堆棧的初始化，UCOSIII提供了完成堆棧初始化的函數：OSTaskStkInit()：

CPU_STK  *OSTaskStkInit (OS_TASK_PTR    p_task,

                         void          *p_arg,

                         CPU_STK       *p_stk_base,

                         CPU_STK       *p_stk_limit,

                         CPU_STK_SIZE   stk_size,

                         OS_OPT         opt)

用戶一般不會直接操作堆棧初始化函數，任務堆棧初始化函數由任務創建函數OSTaskCreate()調用。不同的CPU對于的寄存器和對堆棧的操作方式不同，因此在移植UCOSIII的時候需要用戶根據各自所選的CPU來編寫任務堆棧初始化函數。

可查看UCOSIII_PORT中的os_cpu_c.c中227行

3、如何使用創建的任務堆棧？

作為任務創建函數OSTaskCreate()的參數，函數OSTaskCreate()如下:

void  OSTaskCreate (OS_TCB         *p_tcb,             //任務控制塊

                    CPU_CHAR     *p_name,         //任務名字

                    OS_TASK_PTR   p_task,             //任務函數

                    void           *p_arg,             //傳遞給任務函數的參數

                    OS_PRIO        prio,               //任務優先級

                    CPU_STK       *p_stk_base,    //任務堆棧基地址 一般0

                    CPU_STK_SIZE   stk_limit,   //任務堆棧棧深 一般堆棧大小/10

                    CPU_STK_SIZE   stk_size,    //任務堆棧大小            前面創建的

                    OS_MSG_QTY   q_size,

                    OS_TICK        time_quanta,

                    void           *p_ext,      //用戶補充的存儲區

                    OS_OPT        opt,

                    OS_ERR        *p_err)      //存放該函數錯誤時的返回值

可查看main.c中79行的任務開始函數

4、堆棧增長方式

函數OSTaskCreate()中的參數p_stk_base如何確定？

根據堆棧的增長方式，堆棧有兩種增長方式：

向上增長：堆棧的增長方向從低地址向高地址增長。

向下增長：堆棧的增長方向從高地址向低地址增長。

函數OSTaskCreate()中的參數p_stk_base是任務堆棧基地址，那么如果CPU的堆棧是向上增長的話那么基地址就&START_TASK_STK[0],如果CPU堆棧是向下增長的話基地址就是&START_TASK_STK[START_STK_SIZE-1]STM32的堆棧是向下增長的！

二、UCOSIII任務控制塊

1、任務控制塊結構

任務控制塊是用來記錄與任務相關的信息的數據結構，每個任務都要有自己的任務控制塊。任務控制塊由用戶自行創建，如下代碼為創建一個任務控制塊：

OS_TCB StartTaskTCB;  //創建一個任務控制塊

OS_TCB為一個結構體，描述了任務控制塊，任務控制塊中的成員變量用戶不能直接訪問，更不可能改變他們。

OS_TCB為一個結構體，其中有些成員采用了條件編譯的方式來確定

struct os_tcb

{

    CPU_STK             *StkPtr;  //指向當前任務堆棧棧頂                         

    void                *ExtPtr; //指向用戶可定義的數據取                           

    CPU_STK             *StkLimitPtr；//可指向任務堆棧中的某個位置

    OS_TCB              *NextPtr; //NexPtr和PrevPtr用于在任務就緒表建立OS_TCB

    OS_TCB              *Prev

    ……                              //此處省略N個成員變量

 #if OS_CFG_DBG_EN > 0u

    OS_TCB              *DbgPrevPtr;//下面三個成員變量用于調試

    OS_TCB              *DbgNextPtr;

    CPU_CHAR            *DbgNamePtr;

 #endif

}

可查看main.c中26行進行跳轉，里面有很多的成員變量

2、任務控制塊初始化

函數OSTaskCreate()在創建任務的時候會對任務的任務控制塊進行初始化。

函數OS_TaskInitTCB()用與初始化任務控制塊。用戶不需要自行初始化任務控制塊。

可查看os_task.c中341行

三、UCOSIII任務就緒表

1、優先級：

UCOSIII中任務優先級數由宏OS_CFG_PRIO_MAX來配置，UCOSIII中數值越小，優先級越高，最低可用優先級就是OS_CFG_PRIO_MAX-1。

可查看UCOSIII_CONFIG中os_cfg.c中47行

2、就緒表

    UCOSIII中就緒表由2部分組成：

    1、優先級位映射表OSPrioTbl[]：用來記錄哪個優先級下有任務就緒。

    2、就緒任務列表OSRdyList[]：用來記錄每一個優先級下所有就緒的任務。

OSPrioTbl[]在os_prio.c中有定義：

CPU_DATA   OSPrioTbl[OS_PRIO_TBL_SIZE]; //UCOSIII_CORE中os_prio.c中41行

跳轉可知：

在STM32中CPU_DATA為unsigned int，有4個字節，32位。因此表OSPrioTbl每個參數有32位，其中每個位對應一個優先級。

OS_PRIO_TBL_SIZE=((OS_CFG_PRIO_MAX - 1u) / DEF_INT_CPU_NBR_BITS)+ 1)

其中OS_CFG_PRIO_MAX由用戶自行定義，默認為64。

DEF_INT_CPU_NBR_BITS= CPU_CFG_DATA_SIZE * DEF_OCTET_NBR_BITS

CPU_CFG_DATA_SIZE=CPU_WORD_SIZE_32=4。

DEF_OCTET_NBR_BITS=8。

所以,當系統有64個優先級的時候：

OS_PRIO_TBL_SIZE=((64-1)/(4*8)+1)=2。

2.1、如何找到已經就緒了的最高優先級的任務？

函數OS_PrioGetHighest()用于找到就緒了的最高優先級的任務：源碼在UCOSIII_CORE中os_prio.c中85行

OS_PRIO  OS_PrioGetHighest (void)

{

    CPU_DATA  *p_tbl;

    OS_PRIO    prio;

    prio  = (OS_PRIO)0;

    p_tbl = &OSPrioTbl[0];//從OSProTb[0]開始掃描映射表，一直遇到非零項

while (*p_tbl == (CPU_DATA)0) {

//當數組OSProTb[]中某個元素為0時，就繼續掃描下一個素組元素，prio加DEF_INT_CPU_NBR_BITS位

       prio += DEF_INT_CPU_NBR_BITS;

       p_tbl++;// p_tbl加一，繼續尋找OSProTb[]中下一個元素

}

//一旦找到一個非0項，再加上該項的前導0數量就找到了最高優先級任務了

    prio += (OS_PRIO)CPU_CntLeadZeros(*p_tbl); //計算前導0：計算0的個數

    return (prio);

2.2就緒任務列表

通過上一步我們已經知道了哪個優先級的任務已經就緒了，但是UCOSIII支持時間片輪轉調度，同一個優先級下可以有多個任務，因此我們還需要在確定是優先級下的哪個任務就緒了

struct  os_rdy_list {

    OS_TCB           *HeadPtr    //用于創建鏈表，指向鏈表頭

    OS_TCB           *TailPtr;   //用于創建鏈表，指向鏈表尾

    OS_OBJ_QTY       NbrEntries; //此優先級下的任務數量

};     //全局變量查找：在os.h中1184行  

同一優先級下如果有多個任務的話，最先運行的永遠是HeadPtr所指向的任務！達到左右任務輪詢執行。

UCOSIII內部使用的幾個函數：