CN110737522A - 一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，步骤1，将任务就绪表用一个字节的8个bit位表示，用户任务分为与字节的bit位从低位到高位一一对应的1至8的8个优先级，且将定系统空闲任务优先级为0；步骤2，事件触发系统响应，系统激活任务挂起表中优先级最高的任务，并判断是否小于当前正执行的任务优先级，是则执行步骤2等待下一个事件触发；否则挂起当前正执行的任务，执行步骤3；步骤3，系统调度程序查询任务就绪表，并按任务就绪表所属字节形成的任务号调度优先级最高的已就绪任务运行；步骤4，完成对应任务的调度并执行步骤2。本发明空闲任务不单独占用任务就绪表的字节位，减少了系统在硬件内存资源上的开销，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入系统技术领域，尤其涉及一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法。
背景技术
搭载运行嵌入式操作系统的物联网终端，如采用查表方式的优先级位图算法，其空闲任务都是占用任务表的一个任务位，并在优先级任务表中配置最低优先级；即用户任务数要小于任务表设定的最大任务数；当系统资源丰富时，这不是什么问题，但当系统资源小，所搭载的嵌入式操作系统需要考虑对资源节俭，尽可能多的把资源留给用户应用任务。
如图1所示，现有的采用一个字节的优先级任务表的优先级从低位到高位依次升高的方式，其空闲任务和用户任务均占用字节的一位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法。
本发明采用的技术方案是：
一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，其包括以下步骤；
步骤1，将用户任务分为1至8的8个优先级且将定系统空闲任务优先级设为最低的0，任务就绪表用一个字节的8个bit位表示，字节的bit位从低位到高位分别与用户任务优先级由低至高一一对应；
步骤2，当事件触发系统响应，系统激活任务挂起表中优先级最高的任务，即将任务挂起表中优先级最高对应的bit位设置为0，同时对任务就绪表对应bit位设置为1；
如果激活的任务优先级小于当前正执行的任务，执行步骤2等待下一个事件触发；否则挂起当前正执行的任务，即将当前任务优先级对应bit位在任务挂起表中设置为1，在任务就绪表中设置为0，执行步骤3，进行系统调度；
步骤3，系统调度程序查询任务就绪表，并按任务就绪表所属字节形成的任务号调度优先级最高的已就绪任务运行；
步骤4，完成对应任务的调度并执行步骤2。
进一步的，步骤1中任务的优先级与任务号取值相同。
进一步的，步骤2中当任务就绪表的每个bit位均为0时，表示系统空闲。
进一步的，步骤3中查询任务就绪表的任务优先级为0时，调度系统空闲任务运行。
进一步的，步骤3中查询任务就绪表的具体步骤如下：
步骤3-1，获取查询任务就绪表所属字节的数据；
步骤3-2，判断该字节的高4位是否为0；是则，执行步骤3-5；否则，执行步骤3-3；
步骤3-3，将任务就绪表所属字节进行右移4位操作，并计算获取移位的任务优先级数值作为高4位任务优先级；
步骤3-4，将高4位任务优先级加低4位任务优先级偏移量的值4后作为最高优先级任务号，并执行步骤3-6；
步骤3-5，计算获取任务就绪表所属字节的低4位的任务优先级数值作为最高优先级任务号；
步骤3-6，最高优先级任务号返回至系统调度程序。
本发明采用以上技术方案，将用户任务分为1至8的8个优先级且将定系统空闲任务优先级设为最低的0，任务就绪表用一个字节的8个bit位表示，字节的bit位从低位到高位分别与用户任务优先级由低至高一一对应；当任务就绪表的每个bit位均为0时，表示系统空闲。任务编号取值范围和优先级取值相同。当用户任务对应的任务号就绪时，系统调度程序按任务号调度优先级最高的就绪任务运行。空闲任务是在所有用户任务都挂起的情况下运行，即任务就绪表的每个bit位都为0时，系统调度查到的任务优先级是0，就调度空闲任务运行。本发明采用查表方式的优先级位图算法，空闲任务不单独占用任务就绪表的字节位。本发明的方法减少了系统在硬件内存资源上的开销，降低成本。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为现有技术中优先级任务表示意图；
图2为本发明的任务就绪表示意图；
图3为本发明的高优先级任务查询转换表PrioTransTbl数据结构示意图；
图4为本发明查询任务就绪表的流程示意图。
具体实施方式
如图2-4之一所示，本发明公开了一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，其包括以下步骤；
步骤1，将用户任务分为1至8的8个优先级且将定系统空闲任务优先级设为最低的0，任务就绪表用一个字节的8个bit位表示，字节的bit位从低位到高位分别与用户任务优先级由低至高一一对应；如图2所示，为任务就绪表(一个字节)TaskRdyMap数据结构。进一步的，步骤1中任务的优先级与任务号取值相同。
具体地，最大的任务数为8个，用户任务可以取1～8个之间，这样任务就绪表、任务挂起表都可以只用一个字节的8个位来代表，系统内存开销极小。
步骤2，当事件触发系统响应，系统激活任务挂起表中优先级最高的任务，即将任务挂起表中优先级最高对应的bit位设置为0，同时对任务就绪表对应bit位设置为1；
当激活的任务优先级小于当前正执行的任务，执行步骤2等待下一个事件触发；否则挂起当前正执行的任务，即将当前任务优先级对应bit位在任务挂起表中设置为1，在任务就绪表中设置为0，执行步骤3，进行系统调度；
具体地，一个字节每个位表示一个任务所对应的状态，置“1”表示对应状态有效，“0”表示无效。其字节的位从低位到高位对应任务优先级依次升高，即优先级大小对应该字节中位的二进制数值的取值，bit0对应的任务优先级1最低，bit7位对应的优先级8最高，任务编号取值范围和优先级取值相同，也是1～8。这样两者可以统一起来，用任务号代表任务的优先级大小。用户任务全满时任务表字节数值为最大值255，全空时任务表字节数值为最小值0，这样就可以把0做为系统空闲任务的任务编号，同时其对应的优先级大小0也是最小的，正好符合系统空闲任务比用户任务优先级小的特性，即当任务就绪表的每个bit位均为0时，表示系统空闲，不占用任务表的空间，又可以实现系统对所有任务的统一管理和调度，减少了系统时间和内存资源上的开销。
步骤3，系统调度程序查询任务就绪表，并按任务就绪表所属字节形成的任务号调度优先级最高的已就绪任务运行；
当用户任务对应的任务号就绪时，系统调度程序按任务号调度优先级最高的就绪任务运行。空闲任务是在所有用户任务都挂起的情况下运行，即任务就绪表的每个bit位都为0时，系统调度查到的任务优先级是0，就调度空闲任务运行。任务就绪表TaskRdyMap数值对应的任务优先级关系如表1所示。
表1：任务就绪表TaskRdyMap数值对应的任务优先级关系表
| 二进制数值 | 十进制范围 | 优先级 | 任务ID | 任务类型 |
| 0000 0000b | 0 | 0 | 0 | 系统空闲任务 |
| 0000 0001b | 1 | 1 | 1 | 用户任务 |
| 0000 001xb | 2～3 | 2 | 2 | 用户任务 |
| 0000 01xxb | 4～7 | 3 | 3 | 用户任务 |
| 0000 1xxxb | 8～15 | 4 | 4 | 用户任务 |
| 0001xxxxb | 16～31 | 5 | 5 | 用户任务 |
| 001x xxxxb | 32～63 | 6 | 6 | 用户任务 |
| 01xx xxxxb | 64～127 | 7 | 7 | 用户任务 |
| 1xxx xxxxb | 128～255 | 8 | 8 | 用户任务 |
其中，表1中的x表示该位可取0或1两种值。由上表可以看出，当TaskRdyMap数值小于等于15(0x0f)时，可以用一个16字节的一维表直接查询得到；当大于15(0x0f)时,可按小于等于15(0x0f)查询得高4位任务优先级，再加上低4位任务优先级偏移量值4，即得最终优先级任务；这样就可以共用一个16字节的一维表来表示直接的映射关系，即高优先级任务查询转换表由256个字节减小到16个字节数。如图3所示，高优先级任务查询转换表PrioTransTbl数据结构。
进一步地，如图4所示，查询任务就绪表的具体步骤如下：
步骤3-1，获取查询任务就绪表所属字节的数据；
步骤3-2，判断该字节的高4位是否为0；是则，执行步骤3-5；否则，执行步骤3-3；
步骤3-3，将任务就绪表所属字节进行右移4位操作，并计算获取移位的任务优先级数值作为高4位任务优先级；
步骤3-4，将高4位任务优先级加低4位任务优先级偏移量的值4后作为最高优先级任务号，并执行步骤3-6；
步骤3-5，计算获取任务就绪表所属字节的低4位的任务优先级数值作为最高优先级任务号；
步骤3-6，最高优先级任务号返回至系统调度程序。
具体地，任务调度的示意代码如下：
1)任务调度处理
void Schedule(void){
……
//最高优先级就绪任务号＝最高优先级任务查询函数(任务就绪表：即一个8位的字节)
OsRdyHighPrio＝LookupHighPrioTable(TaskRdyMap)；
……
}
2)最高优先级任务查询函数
步骤4，完成对应任务的调度并执行步骤2。
本发明采用以上技术方案，将用户任务分为1至8的8个优先级且将定系统空闲任务优先级设为最低的0，任务就绪表用一个字节的8个bit位表示，字节的bit位从低位到高位分别与用户任务优先级由低至高一一对应；当任务就绪表的每个bit位均为0时，表示系统空闲。任务编号取值范围和优先级取值相同。当用户任务对应的任务号就绪时，系统调度程序按任务号调度优先级最高的就绪任务运行。空闲任务是在所有用户任务都挂起的情况下运行，即任务就绪表的每个bit位都为0时，系统调度查到的任务优先级是0，就调度空闲任务运行。本发明采用查表方式的优先级位图算法，空闲任务不单独占用任务就绪表的字节位。本发明的方法减少了系统在硬件内存资源上的开销，降低成本。
Claims (5)
1.一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，其特征在于：其包括以下步骤;
步骤1，将用户任务分为1至8的8个优先级且将定系统空闲任务优先级设为最低的0，任务就绪表用一个字节的8个bit位表示，字节的bit位从低位到高位分别与用户任务优先级由低至高一一对应；
步骤2，当事件触发系统响应，系统激活任务挂起表中优先级最高的任务，即将任务挂起表中优先级最高对应的bit位设置为0，同时对任务就绪表对应bit位设置为1；
如果激活的任务优先级小于当前正执行的任务，执行步骤2等待下一个事件触发；否则挂起当前正执行的任务，即将当前任务优先级对应bit位在任务挂起表中设置为1，在任务就绪表中设置为0，执行步骤3，进行系统调度；
步骤3，系统调度程序查询任务就绪表，并按任务就绪表所属字节形成的任务号调度优先级最高的已就绪任务运行；
步骤4，完成对应任务的调度并执行步骤2。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，其特征在于：步骤1中任务的优先级与任务号取值相同。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，其特征在于：步骤2中当任务就绪表的每个bit位均为0时，表示系统空闲。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，其特征在于：步骤3中查询任务就绪表的任务优先级为0时，调度系统空闲任务运行。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式操作系统的待机任务调度方法，其特征在于：步骤3中查询任务就绪表的具体步骤如下：
步骤3-1，获取查询任务就绪表所属字节的数据；
步骤3-2，判断该字节的高4位是否为0；是则，执行步骤3-5；否则，执行步骤3-3；
步骤3-3，将任务就绪表所属字节进行右移4位操作，并计算获取移位的任务优先级数值作为高4位任务优先级；
步骤3-4，将高4位任务优先级加低4位任务优先级偏移量的值4后作为最高优先级任务号，并执行步骤3-6；
步骤3-5，计算获取任务就绪表所属字节的低4位的任务优先级数值作为最高优先级任务号；
步骤3-6，最高优先级任务号返回至系统调度程序。
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