引言：随着各种应用电子系统的复杂化和系统实时性需求的提高，并伴随应用软件朝着系统 化方向发展的加速，在16位/32位单片机中广泛使用了嵌入式实时操作系统然而实际使 用中却存在着大量8位单片机，从经济性考虑，对某些应用场合，在8位MCU上使用操作系 统是可行的从学习操作系统角度，uC/OS-II for 51即简单又全面，学习成本低廉，值得 推广结语：p C/OS-II具有免费、简单、可靠性高、实时性好等优点，但也有缺乏便利开发 环境等缺点，尤其不像商用嵌入式系统那样得到广泛使用和持续的研究更新但开放性又使 得开发人员可以自行裁减和添加所需的功能，在许多应用领域发挥着独特的作用当然，是 否在单片机系统中嵌入p C/OS-II应视所开发的项目而定，对于一些简单的、低成本的项目 来说，就没必要使用嵌入式操作系统了uC/OS-II 原理：uCOSII包括任务调度、时间管理、内存管理、资源管理(信号量、邮箱、消息队列) 四大部分，没有文件系统、网络接口、输入输出界面它的移植只与4个文件相关：汇编文 件(OS_CPU_A.ASM)、处理器相关 C 文件(OS_CPU.H、OS_CPU_C.C)和配置文件(OS_CFG.H)。
有64个优先级，系统占用8个，用户可创建56个任务，不支持时间片轮转它的基本思路 就是 “近似地每时每刻总是让优先级最高的就绪任务处于运行状态” 为了保证这一点， 它在调用系统API函数、中断结束、定时中断结束时总是执行调度算法原作者通过事先计 算好数据，简化了运算量，通过精心设计就绪表结构，使得延时可预知任务的切换是通过 模拟一次中断实现的uCOSII工作核心原理是：近似地让最高优先级的就绪任务处于运行状态操作系统将在下面情况中进行任务调度：调用API函数(用户主动调用)，中断(系统占 用的时间片中断OsTimeTick(),用户使用的中断)调度算法书上讲得很清楚，我主要讲一下整体思路⑴在调用API函数时，有可能引起阻塞，如果系统API函数察觉到运行条件不满足，需 要切换就调用OSSched()调度函数，这个过程是系统自动完成的，用户没有参与OSSched() 判断是否切换，如果需要切换，则此函数调用OS_TASK_SW()这个函数模拟一次中断(在51 里没有软中断，我用子程序调用模拟，效果相同)，好象程序被中断打断了，其实是OS故意 制造的假象，目的是为了任务切换既然是中断，那么返回地址(即紧邻OS_TASK_SW()的下 一条汇编指令的PC地址)就被自动压入堆栈，接着在中断程序里保存CPU寄存器 (PUSHALL)……。
堆栈结构不是任意的，而是严格按照uCOSII规范处理OS每次切换都会 保存和恢复全部现场信息(POPALL)，然后用RETI回到任务断点继续执行这个断点就是 OSSched()函数里的紧邻OS_TASK_SW()的下一条汇编指令的PC地址切换的整个过程就是, 用户任务程序调用系统API函数，API调用OSSched()，OSSched()调用软中断OS_TASK_SW() 即OSCtxSw,返回地址(PC值)压栈，进入OSCtxSw中断处理子程序内部反之，切换程序调 用RETI返回紧邻OS_TASK_SW()的下一条汇编指令的PC地址，进而返回OSSched()下一句， 再返回API下一句，即用户程序断点因此，如果任务从运行到就绪再到运行，它是从调度 前的断点处运行2) 中断会引发条件变化，在退出前必须进行任务调度uCOSII要求中断的堆栈结构符 合规范，以便正确协调中断退出和任务切换前面已经说到任务切换实际是模拟一次中断事 件，而在真正的中断里省去了模拟(本身就是中断嘛)只要规定中断堆栈结构和 uCOSII 模 拟的堆栈结构一样，就能保证在中断里进行正确的切换任务切换发生在中断退出前，此时 还没有返回中断断点。
仔细观察中断程序和切换程序最后两句，它们是一模一样的， POPALL+RETI即要么直接从中断程序退出，返回断点；要么先保存现场到TCB，等到恢复 现场时再从切换函数返回原来的中断断点(由于中断和切换函数遵循共同的堆栈结构，所以 退出操作相同，效果也相同)用户编写的中断子程序必须按照uCOSII规范书写任务调度 发生在中断退出前，是非常及时的，不会等到下一时间片才处理OSIntCtxSw()函数对堆栈 指针做了简单调整，以保证所有挂起任务的栈结构看起来是一样的3) 在uCOSII里，任务必须写成两种形式之一(《uCOSII中文版》p99页)在有些RTOS 开发环境里没有要求显式调用OSTaskDelO,这是因为开发环境自动做了处理，实际原理都 是一样的 uCOSII 的开发依赖于编译器，目前没有专用开发环境，所以出现这些不便之处 是可以理解的移植过程：(1) 拷贝书后附赠光盘sourcecode目录下的内容到C:\YY下，删除不必要的文件和 EX1L.C，只剩下p187(《uCOSII》)上列出的文件2) 改写最简单的OS_CPU.H数据类型的设定见C51.PDF第176页注意BOOLEAN要定义 成 unsigned char 类型，因为 bit 类型为 C51 特有，不能用在结构体里。
EA=0 关中断； EA=1 开中断这样定义即减少了程序行数，又避免了退出临界区后关中 断造成的死机MCS-51堆栈从下往上增长(1=向下，0=向上)，OS_STK_GROWTH定义为0 #define OS_TASK_SW() OSCtxSw() 因为 MCS-51 没有软中断指令，所以用程序调用代替两者的堆栈 格式相同，RETI指令复位中断系统，RET则没有实践表明，对于MCS-51，用子程序调用 入栈，用中断返回指令RETI出栈是没有问题的，反之中断入栈RET出栈则不行总之，对 于入栈，子程序调用与中断调用效果是一样的，可以混用在没有中断发生的情况下复位中 断系统也不会影响系统正常运行详见《uC/OS-II》第八章193页第12行⑶改写OS_CPU_C.C我设计的堆栈结构如下图所示：TCB 结构体中 OSTCBStkPtr 总是指向用户堆栈最低地址，该地址空间内存放用户堆栈长 度，其上空间存放系统堆栈映像，即：用户堆栈空间大小=系统堆栈空间大小+1SP总是先加1再存数据，因此，SP初始时指向系统堆栈起始地址(OSStack)减1处 (OSStkStart)很明显系统堆栈存储空间大小=SP-OSStkStart。
任务切换时，先保存当前任务堆栈内容方法是：用SP-OSStkStart得出保存字节数， 将其写入用户堆栈最低地址内，以用户堆栈最低地址为起址，以OSStkStart为系统堆栈起 址，由系统栈向用户栈拷贝数据，循环SP-OSStkStart次，每次拷贝前先将各自栈指针增1其次，恢复最高优先级任务系统堆栈方法是：获得最高优先级任务用户堆栈最低地址， 从中取出“长度”，以最高优先级任务用户堆栈最低地址为起址，以 OSStkStart 为系统堆 栈起址，由用户栈向系统栈拷贝数据，循环“长度”数值指示的次数，每次拷贝前先将各自 栈指针增 1用户堆栈初始化时从下向上依次保存：用户堆栈长度(15), PCL, PCH, PSW, ACC, B, DPL, DPH，RO, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7不保存SP,任务切换时根据用户堆栈长度 计算得出OSTaskStkInit 函数总是返回用户栈最低地址操作系统tick时钟我使用了 51单片机的TO定时器，它的初始化代码用C写在了本文 件中最后还有几点必须注意的事项本来原则上我们不用修改与处理器无关的代码，但是由于KEIL编译 器的特殊性，这些代码仍要多处改动。
因为KEIL缺省情况下编译的代码不可重入，而多任 务系统要求并发操作导致重入，所以要在每个C函数及其声明后标注reentrant关键字另 外，“pdata”、“data”在uCOS中用做一些函数的形参，但它同时又是KEIL的关键字，会导 致编译错误，我通过把“pdata”改成“ppdata”，“data”改成“ddata”解决了此问题OSTCBCur、 OSTCBHighRdy、 OSRunning、 OSPrioCur、 OSPrioHighRdy 这几个变量在汇编程序中用到了, 为了使用Ri访问而不用DPTR，应该用KEIL扩展关键字IDATA将它们定义在内部RAM 中4) 重写 OS_CPU_A.ASMA51 宏汇编的大致结构如下：NAME 模块名;与文件名无关；定义重定位段 必须按照C51格式定义，汇编遵守C51规范段名格式为：?PR?函数名？ 模块名；声明引用全局变量和外部子程序注意关键字为“EXTRN”没有'E'全局变量名直接引用无参数/无寄存器参数函数 FUNC带寄存器参数函数_F UNC重入函数 _?FUNC; 分配堆栈空间只关心大小，堆栈起点由keil决定，通过标号可以获得keil分配的SP起点。
切莫自 己分配堆栈起点，只要用DS通知KEIL预留堆栈空间即可STACK 段名与 STARTUP.A51 中的段名相同，这意味着 KEIL 在 LINK 时将把两个同名段 拼在一起，我预留了 40H个字节，STARTUP.A51预留了 1个字节，LINK完成后堆栈段总长为 41H查看yy.m51知KEIL将堆栈起点定在21H，长度41H，处于内部RAM中定义宏宏名 MACRO 实体 ENDM; 子程序OSStartHighRdyOSCtxSwOSIntCtxSwOSTickISRSerialISREND ;声明汇编源文件结束一般指针占3字节0类型+1高8位数据+2低8位数据详见C51.PDF第178页低位 地址存高8位值，高位地址存低8位值例如0x1234，基址+0:0x12基址+1:0x34(5) 移植串口驱动程序在此之前我写过基于中断的串口驱动程序，包括打印字节/字/长字/字符串，读串口， 初始化串口/缓冲区把它改成重入函数即可直接使用系统提供的显示函数是并发的，它不是直接显示到串口，而是先输出到显存，用户不必 担心IO慢速操作影响程序运行串口输入也采用了同样的技术，他使得用户在CPU忙于处 理其他任务时照样可以盲打输入命令。
6) 编写测试程序 Demo(YY.C) Demo 程序创建了 3 个任务 A、B、C 优先级分别为 2、3、 4， A 每秒显示一次， B 每 3 秒显示一次， C 每 6 秒显示一次从显示结果看，显示 3 个 A 后 显示1个B显示6个A和2个B后显示1个C,结果显然正确显示结果如下：AAAAAA111111 is activeAAAAAA111111 is activeAAAAAA111111 is activeBBBBBB333333 is activeAAAAAA111111isactiveAAAAAA111111isactiveAAAAAA111111isactiveBBBBBB333333isactiveCCCCCC666666isactiveAAAAAA111111isactiveAAAAAA111111isactiveAAAAAA111111isactiveBBBBBB333333isactiveAAAAAA111111isactiveAAAAAA111111isactiveAAAAAA111111isactiveBBBBBB333333isactiveCCCCCC666666is。