UCOSII系统时间管理[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

一，UCOSII的定时中断

绝大多数的内核要求提供定时中断，以实现延时与超时控制等功能。这个定时中断叫做时钟节拍。时钟的中断子程序ISR和时钟节拍函数OSTimeTick()该函数通知UCOSII，发生了时钟节拍中断。

二，UCOSII系统时钟函数

1，任务延时函数， OSTimeDly(INT16U ticks)
实现申请该服务的任务可以延时一段时间这个系统服务的函数叫做 OSTimeDly()，这段时间的长短是用时钟节拍的数目来确定的。调用该函数会使µC/OS-Ⅱ进行一次任务调度，并且执行下一个优先级最高的就绪态任务。

void  OSTimeDly (INT32U ticks)
{
    INT8U      y;
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u  /* Allocate storage for CPU status register  */
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;
#endif
 
    if (OSIntNesting > 0u) 
    {                     /* See if trying to call from an ISR */
        return;
    }
    if (OSLockNesting > 0u) 
    {                    /* See if called with scheduler locked*/
        return;
    }
    if (ticks > 0u) 
    {              /* 0 means no delay!  */
        OS_ENTER_CRITICAL();
        y  =  OSTCBCur->OSTCBY; /* Delay current task  */
        OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;
        if (OSRdyTbl[y] == 0u) 
        {
            OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;
        }
        OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;  /* Load ticks in TCB */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OS_Sched();    /* Find next task to run! */
    }
}

（1）任务调用 OSTimeDly()后，一旦规定的时间期满或者有其它的任务通过调用 OSTimeDlyResume()取消了延时，它就会马上进入就绪状态。

（2）参数分析：ticks：代表的是多少个时钟周期节拍

（3）实现过程：
把相应任务的就绪表中的位图的位置清零。把需要执行的等待节拍进行处理。
最后进行任务调度，寻找下一个这个时刻最高优先级的任务。

（4）在OS_TCB的结构体当中的Ticks填写相应的数字的时候通过OSTimeTick()函数可以把任务从就绪态变为等待的状态

void  OSTimeTick (void)
{
    OS_TCB    *ptcb;
 
    if (OSRunning == OS_TRUE) {
#if OS_TICK_STEP_EN > 0u
        switch (OSTickStepState) {                         /* Determine whether we need to process a tick  */
            case OS_TICK_STEP_DIS:                         /* Yes, stepping is disabled                    */
                 step = OS_TRUE;
                 break;
 
            case OS_TICK_STEP_WAIT:                        /* No,  waiting for uC/OS-View to set ...       */
                 step = OS_FALSE;                          /*      .. OSTickStepState to OS_TICK_STEP_ONCE */
                 break;
 
            case OS_TICK_STEP_ONCE:                        /* Yes, process tick once and wait for next ... */
                 step            = OS_TRUE;                /*      ... step command from uC/OS-View        */
                 OSTickStepState = OS_TICK_STEP_WAIT;
                 break;
 
            default:                                       /* Invalid case, correct situation              */
                 step            = OS_TRUE;
                 OSTickStepState = OS_TICK_STEP_DIS;
                 break;
        }
        if (step == OS_FALSE) {                            /* Return if waiting for step command           */
            return;
        }
#endif
 
//此处为此任务运行的核心的代码：
 
        ptcb = OSTCBList;                                  /* Point at first TCB in TCB list               */
        while (ptcb->OSTCBPrio != OS_TASK_IDLE_PRIO) {     /* Go through all TCBs in TCB list              */
            OS_ENTER_CRITICAL();
            if (ptcb->OSTCBDly != 0u) {                    /* No, Delayed or waiting for event with TO     */
                ptcb->OSTCBDly--;                          /* Decrement nbr of ticks to end of delay       */
                if (ptcb->OSTCBDly == 0u) {                /* Check for timeout                            */
 
                    if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_PEND_ANY) != OS_STAT_RDY) {
                        ptcb->OSTCBStat  &= (INT8U)~(INT8U)OS_STAT_PEND_ANY;          /* Yes, Clear status flag   */
                        ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_TO;                 /* Indicate PEND timeout    */
                    } else {
                        ptcb->OSTCBStatPend = OS_STAT_PEND_OK;
                    }
 
                    if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_SUSPEND) == OS_STAT_RDY) {  /* Is task suspended?       */
                        OSRdyGrp               |= ptcb->OSTCBBitY;             /* No,  Make ready          */
                        OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;
                    }
                }
            }
            ptcb = ptcb->OSTCBNext;                        /* Point at next TCB in TCB list                */
            OS_EXIT_CRITICAL();
        }
    }
}

2，按时分秒延时函数 OSTimeDlyHMSM( INT8U hours, INT8U minutes, INT8U seconds, INT16U milli)：

调用 OSTimeDlyHMSM()函数也会使µC/OS-Ⅱ进行一次任务调度，并且执行下一个优先级最高的就绪态任务。任务调用 OSTimeDlyHMSM()后，一旦规定的时间期满或者有其它的任务通过调用 OSTimeDlyResume()取消了延时，它就会马上处于就绪态。只有当该任务在所有就绪态任务中具有最高的优先级时，它才会立即运行。若将时钟频率(OS_TICKS_PER_SEC)设置成 100Hz(10ms)，4ms 的延时不会产生任何延时！而 5ms 的延时就等于延时 10ms。µC/OS-Ⅱ支持的延时最长为 65,535 个节拍。要想支持更长时间的延时，OSTimeDlyHMSM()确定了用户想延时多少次超过 65,535 个节拍的数目和剩下的节拍数，超过的节拍数会被分为几次去延时。由于OSTimeDlyHMSM()的具体实现方法，用户不能结束延时调用 OSTimeDlyHMSM()要求延时超过 65535 个节拍的任务。

3，恢复延时的任务：OSTimeDlyResume()：把那个全局的时间计数器变量设置为0

INT8U  OSTimeDlyResume (INT8U prio)
{
    OS_TCB    *ptcb;
 
    if (prio >= OS_LOWEST_PRIO) {
        return (OS_ERR_PRIO_INVALID);
    }
    OS_ENTER_CRITICAL();
    ptcb = OSTCBPrioTbl[prio];                                 /* Make sure that task exist            */
    if (ptcb == (OS_TCB *)0) {
        OS_EXIT_CRITICAL();
        return (OS_ERR_TASK_NOT_EXIST);                        /* The task does not exist              */
    }
    if (ptcb == OS_TCB_RESERVED) {
        OS_EXIT_CRITICAL();
        return (OS_ERR_TASK_NOT_EXIST);                        /* The task does not exist              */
    }
    if (ptcb->OSTCBDly == 0u) {                                /* See if task is delayed               */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        return (OS_ERR_TIME_NOT_DLY);                          /* Indicate that task was not delayed   */
    }
 
    ptcb->OSTCBDly = 0u;                                       /* 清除任务计数器       */
    if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_PEND_ANY) != OS_STAT_RDY) {
        ptcb->OSTCBStat     &= ~OS_STAT_PEND_ANY;              /* Yes, Clear status flag               */
        ptcb->OSTCBStatPend  =  OS_STAT_PEND_TO;               /* Indicate PEND timeout                */
    } else {
        ptcb->OSTCBStatPend  =  OS_STAT_PEND_OK;
    }
    if ((ptcb->OSTCBStat & OS_STAT_SUSPEND) == OS_STAT_RDY) {  /* Is task suspended?                   */
        OSRdyGrp               |= ptcb->OSTCBBitY;             /* No,  Make ready                      */
        OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OS_Sched();                                            /* See if this is new highest priority  */
    } else {
        OS_EXIT_CRITICAL();                                    /* Task may be suspended                */
    }
    return (OS_ERR_NONE);
}

4，让处在延时期的任务结束延时：OSTimeDlyResume( INT8U prio)
　　延时的任务可以不等待延时期满，而是通过其它任务取消延时来使自己处于就绪态。实际上，OSTimeDlyResume()也可以唤醒正在等待事件。

5，系统时间， OSTimeGet()函数和 OSTimeSet()函数：在访问 OSTime 的时候中断是关掉的。这是因为在大多数 8 位处理器上增加和拷贝一个 32位的数都需要数条指令，这些指令一般都需要一次执行完毕，而不能被中断等因素打断。
无论时钟节拍何时发生， µCOSⅡ会将一个 32 位的计数器加 1。这个计数器在用户调用 OSStart()初始化多任务和 4,294,967,295 个节拍执行完一遍的时候从 0 开始计数。在时钟节拍的频率等于 100Hz 的时候，这个 32 位的计数器每隔 497 天就重新开始计数。