北航ARM9实验报告实验4多任务综合实验.docx
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北航ARM9实验报告实验4多任务综合实验
实验四多任务综合实验
一、实验目的
学习周期任务、任务的同步和任务间通信。
二、实验内容
1.运行实验十，删除任务四、任务定义和OSTaskCreate（Task4…），任务三for循环体内仅保留以下两句BSPprintf（0,“runtask3\n”）;OSTimeDly（3000），在超级终端上观察任务运行情况。
2.使用系统定时中断实现周期任务，任务1、2、3进入for循环就挂起，在定时钩子函数中定时1秒、2秒和4秒后将其恢复。
3.创建信号量管理数组实现任务间同步，在主函数中定义一个INT16U的两维数组a[2][3]，不同的任务往数组内写不同的值，连同任务号一起打印在超级终端上。
4.创建消息邮箱实现任务间通信，Task1记录任务执行的次数，通过消息邮箱在Task2里显示。
5.附加题文件的使用
三、实验设备
硬件：
ARM嵌入式开发平台、用于ARM920T的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。
软件：
PC机操作系统Win2000或WinXP、ARMADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。
四、实验原理
1、任务间通信的管理：
事件控制块ECB。
2、同步与互斥：
为了实现资源共享，一个操作系统必须提供临界区操作的功能。
μC/OS采用关闭/打开中断的方式来处理临界区代码，从而避免竞争条件，实现任务间的互斥。
3、信号量：
信号量在多任务系统中的功能，实现对共享资源的互斥访问（包括单个共享资源或多个相同的资源），实现任务之间的行为同步。
4、邮箱：
一个任务或ISR可以通过邮箱向另一个任务发送一个指针型的变量，该指针指向一个包含了特定“消息”（message）的数据结构；
5、消息队列：
消息队列可以使一个任务或ISR向另一个任务发送多个以指针方式定义的变量。
图4.1任务、ISR和消息邮箱的关系
五、实验步骤
1.以实验十为模板。
2.将任务函数内的OSTimeDly（）删除，在打印语句之前悬挂任务1~3，OSTaskSuspend（Taskn_Prio），按以下路径ucos-ii->arch->os_cpu_c.c找到钩子函数voidOSTimeTickHook（void），用计数器控制恢复任务操作，编写OSTaskResume（Taskn_Prio）;
3.信号量管理声明信号量OS_EVENT*Fun_Semp;
在Main函数里创建信号量Fun_Semp=OSSemCreate
（1）;
在各个Task里执行下列操作
OSSemPend（Fun_Semp,0,&err）;
………….
OSSemPost（Fun_Semp）;
定义变量INT8Uerr;
4.定义事件控制块指针OS_EVENT*Str_Box，
在main函数里创建消息邮箱，Str_Box=OSMboxCreate（（void*）
在Task1里发送消息Times+=1;s=&Times;OSMboxPost（Str_Box,s）;
在Task2里请求消息邮箱ss=OSMboxPend（Str_Box,0,&err）;
printf（"%d\n",*ss）;
5.文件的使用
文件使用的关键是加载文本文件，用记事本创建test.txt文件，文件的内容不包含汉字。
运行实验十三，此时LCD上没有任何显示。
打开超级终端，按回车键，显示/sys>用mkdir创建ucos子目录，在ucos下再创建fj子目录，用cd进入/sys/ucos/fj>，在该目录下执行命令dltest.txt–d，按回车键，加载test.txt。
再运行文件十三，在LCD上即可观察你编写的文本文件。
六、实验程序
（1）多任务源程序
#include"../ucos-ii/includes.h"/*uC/OSinterface*/
#include"../ucos-ii/add/osaddition.h"
#include"../inc/drivers.h"
#include"../inc/macro.h"
#include"../inc/lcd320.h"
#include"../inc/sys/lib.h"
#include"../src/gui/gui.h"
#include
#include
OS_EVENT*MboxSem;
OS_EVENT*Fun_Semp;
OS_EVENT*Str_Box;
///******************任务定义***************///
#defineSYS_Task_Prio1
voidSYS_Task（void*Id）;*/
OS_STKtask1_Stack[STACKSIZE]={0,};//Main_Test_Task堆栈
voidTask1（void*Id）;//Main_Test_Task
#defineTask1_Prio12
OS_STKtask2_Stack[STACKSIZE]={0,};//test_Test_Task堆栈
voidTask2（void*Id）;//test_Test_Task
#defineTask2_Prio15
OS_STKtask3_Stack[STACKSIZE]={0,};//test_Test_Task堆栈
voidTask3（void*Id）;//test_Test_Task
#defineTask3_Prio17
externU32LCDBufferII2[LCDHEIGHT][LCDWIDTH];
INT16Ua[2][3];
int*s,*ss,Times=0;
INT8Uerr;
//BOOLEANac_key=1;
#definerUTRSTAT0（*（volatileunsigned*）0x50000010）
#defineRdURXH0（）（*（volatileunsignedchar*）0x50000024）
/**************已经定义的OS任务*************
#defineSYS_Task_Prio1
#defineTouch_Screen_Task_Prio9
#defineMain_Task_Prio12
#defineKey_Scan_Task_Prio58
#defineLcd_Fresh_prio59
#defineLed_Flash_Prio60
***************************************/////////
///*****************事件定义*****************///
/////////////////////////////////////////////////////
//Mainfunction.//
////////////////////////////////////////////////////
intmain（void）
{
ARMTargetInit（）;//dotarget（uHALbasedARMsystem）initialisation//
OSInit（）;//neededbyuC/OS-II//
Fun_Semp=OSSemCreate
（1）;
Str_Box=OSMboxCreate（（void*）0）;
OSTaskCreate（Task1,（void*）0,（OS_STK*）&task1_Stack[STACKSIZE-1],Task1_Prio）;
OSTaskCreate（Task2,（void*）0,（OS_STK*）&task2_Stack[STACKSIZE-1],Task2_Prio）;
OSTaskCreate（Task3,（void*）0,（OS_STK*）&task3_Stack[STACKSIZE-1],Task3_Prio）;
OSAddTask_Init（0）;
BSPprintf（0,"StartinguCOS-II...\n"）;
OSStart（）;//starttheOS//
//neverreached//
return0;
}//main
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
voidTask1（void*Id）
{
for（;;）
{
OSTaskSuspend（Task1_Prio）;
OSSemPend（Fun_Semp,0,&err）;
a[0][0]=1;
printf（"\n"）;
Times+=1;
s=&Times;
OSMboxPost（Str_Box,s）;
BSPprintf（0,"runtask1:
a[0][0]=%d\n",a[0][0]）;
OSSemPost（Fun_Semp）;
}
}
voidTask2（void*Id）
{
for（;;）
{
OSTaskSuspend（Task2_Prio）;
OSSemPend（Fun_Semp,0,&err）;
ss=OSMboxPend（Str_Box,0,&err）;
printf（"\n"）;
a[0][1]=2;
BSPprintf（0,"runtask2:
a[0][1]=%d次数为：
%d\n\n",a[0][1],*ss）;
OSSemPost（Fun_Semp）;
}
}
voidTask3（void*Id）
{
for（;;）
{
OSTaskSuspend（Task3_Prio）;
OSSemPend（Fun_Semp,0,&err）;
a[0][2]=3;
BSPprintf（0,"runtask3:
a[0][2]=%d\n",a[0][2]）;
printf（"\n"）;
printf（"\n"）;
OSSemPost（Fun_Semp）;
}
}
【钩子函数】
voidOSTimeTickHook（void）
{staticinti=0;
i++;
if（i%1000==0）
OSTaskResume（Task1_Prio）;
if（i%2000==0）
OSTaskResume（Task2_Prio）;
if（i%4000==0）
{OSTaskResume（Task3_Prio）;
i=0;}
}
（2）文件的使用源程序
#include"../ucos-ii/includes.h"/*uC/OSinterface*/
#include"../ucos-ii/add/osaddition.h"
#include"../inc/drivers.h"
#include"../inc/sys/lib.h"
#include"../src/gui/gui.h"
#include
#include
///******************任务定义***************///
OS_STKMain_Stack[STACKSIZE]={0,};//Main_Test_Task堆栈
voidMain_Task（void*Id）;//Main_Test_Task
#defineMain_Task_Prio12
OS_STKtest_Stack[STACKSIZE]={0,};//test_Test_Task堆栈
voidtest_Task（void*Id）;//test_Test_Task
#definetest_Task_Prio15
/**************已经定义的OS任务*************
#defineSYS_Task_Prio1
#defineTouch_Screen_Task_Prio9
#defineMain_Task_Prio12
#defineKey_Scan_Task_Prio58
#defineLcd_Fresh_prio59
#defineLed_Flash_Prio60
***************************************/////////
///*****************事件定义*****************///
/////////////////////////////////////////////////////
//Mainfunction.//
////////////////////////////////////////////////////
intmain（void）
{
ARMTargetInit（）;//dotarget（uHALbasedARMsystem）initialisation//
OSInit（）;//neededbyuC/OS-II//
OSInitUart（）;
initOSFile（）;
#ifUSE_MINIGUI==0
initOSMessage（）;
initOSList（）;
initOSDC（）;
initOSCtrl（）;
LoadFont（）;
#endif
loadsystemParam（）;
//createthetasksinuC/OSandassignincreasing//
//prioritiestothemsothatTask3attheendof//
//thepipelinehasthehighestpriority.//
LCD_printf（"CreatetaskonuCOS-II...\n"）;
OSTaskCreate（Main_Task,（void*）0,（OS_STK*）&Main_Stack[STACKSIZE-1],Main_Task_Prio）;
//OSTaskCreate（test_Task,（void*）0,（OS_STK*）&test_Stack[STACKSIZE-1],test_Task_Prio）;
OSAddTask_Init
（1）;
LCD_printf（"StartinguCOS-II...\n"）;
LCD_printf（"Enteringgraphmode...\n"）;
LCD_ChangeMode（DspGraMode）;
OSStart（）;//starttheOS//
//neverreached//
return0;
}//main
charTextFilename[]="/sys/ucos/fj/test.txt";
intreadline（char*str,intn,FILE*pfile）
{
inti;
for（i=0;iif（fread（str,1,1,pfile）!
=1）
return0;
if（*str=='\n'）{
str++;
*str=0;
returni;
}
str++;
}
returni;
}
voidMain_Task（void*Id）//Main_Test_Task
{
charstr[256];//文件缓冲区
FILE*pfile;//定义文件结构指针
ClearScreen（）;//清屏
LCD_ChangeMode（DspTxtMode）;//改变显示模式
LCD_Cls（）;//文本模式下清屏
pfile=fopen（TextFilename,"r"）;//打开文件
if（pfile==NULL）{//文件打开失败
LCD_printf（"Can'tOpenfile!
\n"）;
for（;;）
OSTimeDly（1000）;
}
while（readline（str,sizeof（str）,pfile））{//以行的方式读文件
LCD_printf（str）;//向lcd输出文件内容
}
fclose（pfile）;//关闭文件
for（;;）
OSTimeDly（1000）;
}
七、实验思考题
1、用钩子函数实现周期任务有何特点？
答：
钩子函数的定时周期为1ms，利用计数器，根据不同计数值，设定不同任务的定时周期，当到了定时器周期后，调用OSTaskResume（Taskn_Prio）函数，恢复相应的任务。
2、用信号量是如何实现任务间同步的？
答：
创立一个信号量pevent=OSSemCreate（b），然后在相应的任务里，OSSemPend（pevent,timeout,&err），取得一个信号量的使用权，OSSemPend（）函数挂起当前任务，直到其他的任务或中断置位信号量或超出等待的时限。
如果在预期的时钟节拍内信号量被置位，那么uc/os-II默认最高优先级的任务取得信号量，并恢复执行。
然后执行相应的任务代码，执行完后，编写函数OSSemPost（），释放信号量的使用权，如果指定的信号量是0或大于0，OSSemPost（）函数则递增该信号量并返回。
如果有任何任务在等待信号量，那么最高优先级的任务将得到信号量并进入就绪态。
如果被唤醒的任务是最高优先级的就绪态的任务，任务调度函数将进行任务调度。
3、简述消息邮箱实现任务间通信的过程。
答：
首先在主函数里面建立个创建一个邮箱，Str_Box=OSMboxCreate（（void*）0），然后再任务1中，向邮箱发送一个消息，OSMboxPost（Str_Box,s），在任务2中，首先接收来自邮箱的消息，然后判断邮箱的状态如果err==OS_NO_ERR，表明接收到消息，则显示相应的消息，如果没接收到，则可能有两种情况，第一种邮箱为满，将其内容（某消息的地址）返回，第二种邮箱为空，当前任务将被阻塞，直到邮箱中有了消息或等待超时。
4、简述文件加载到FLASH过程。
答：
（1）在PC硬盘创建一个命名为test.txt的文件，里面存入英文字符。
（2）打开超级终端，并运行此实验，此时LCD上没有显示，监视超级终端，按回车键，显示/sys>，用mkdir创建ucos子目录，在ucos下再创建fj子目录，用cd进入/sys/ucos/fj>，在该目录下执行命令dltest.txt–d，按回车键，此时超级终端显示《《《《《《《《，然后传送加载刚才创建的test.txt的文件，再运行实验，此时LCD上显示test.txt中的字符串。
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