UCOS-III 基础知识积累

初识 μC/OS-III

μC/OS-III 是基于 C 语言编写的第三代 小型操作系统。

μC/OS/III 是一个操作系统，准确地说应该是一个实时操 作系统，也就是 RTOS（Real Time Operating System），与之类似的 RTOS 还有 FreeRTOS、RTX、 RT-Thread 等。

操作系统最直观的特点就体现在，操作系统能够使得一个 CPU 核心“同时运行”多个任 务，这个特性就被称为“多任务”。然而，实际上，一个 CPU 核心在某一时刻只能运行一个任 务，而操作系统中任务调度器的责任就是决定在某一时刻 CPU 究竟要运行哪一个任务，任务调 度器使得 CPU 在各个任务之间来回切换并处理任务，由于切换处理任务的速度非常快，因此给 人造成了一种同一时刻有多个任务同时运行的错觉。

操作系统的分类方式可以由任务调度器的工作方式决定，比如有的操作系统给每个任务分 配同样的运行时间，时间到了就切换到下一个任务，Unix 操作系统就是这样的。RTOS 的任务 调度器被设计为可预测的，而这正是嵌入式实时操作系统所需要的。在实时环境中，要求操作 系统必须实时地对某一个事件做出响应，因此任务调度器的行为必须是可预测的。像 μC/OS-III 这种传统的 RTOS 类操作系统是由用户给每个任务分配一个任务优先级，任务调度器就可以根 据此优先级来决定下一刻应该运行哪个任务。

μC/OS-III 支持多种不同架构的不同型 号的处理器，例如 STM32 系列的 F1、F4、F7 和 H7 等型号的 MCU 都受 μC/OS-III 的支持，读 者只需要进行简单的移植操作，就能够在这些 MCU 上运行 μC/OS-III 操作系统。

μC/OS-III 的特点

μC/OS-III 是一个可裁剪、可固化到 ROM 的抢占式实时内核，并且可管理任务的数量不受 限制。μC/OS-III 是第三代的 μC/OS 内核，具有以下几个重要的特性：

1、抢占式多任务管理：μC/OS-III 是一个支持多任务抢占的内核，因此总是优先执行任务优先 级高的任务。

2、时间片调度：μC/OS-III 允许系统中有多个相同任务优先级的任务，如果系统中处于就绪状 态的任务中，优先级最高的任务有多个，那么 μC/OS-III 将以时间片的方式调度任务，即根据用 户指定的时间（时间片）轮流调度这些任务。

3、极短的中断禁用时间：μC/OS-III 通过锁定任务调度器代替禁用中断来保护一些关键区域 （临界区），这确保了 μC/OS-III 能够快速地响应中断。

4、任务数量不限：μC/OS-III 理论上支持不受限制的任务数量，但实际上，系统中任务的最大 数量受处理器内存空间的限制。

5、任务优先级数量不限：μC/OS-III 支持的任务优先级数量不受限制，但对于大多数应用场景 而言，使用 32~256 个任务优先级就绰绰有余了。

6、内核对象数量不限：μC/OS-III 提供了多种内核对象，如任务、信号量、事件标志、消息队 列、软件定时器和内存区等，并且在不考虑处理器内存限制的情况下，用户可以无限制的创建 这些内核对象。

7、时间戳：μC/OS-III 提供了时间戳功能，用户可以非常方便地测量系统在运行过程中，处理 器处理某些事件所消耗的时间，以方便用户对系统进行针对性的优化。

8、自定义钩子函数：μC/OS-III 提供了一些在内核执行操作之前、之后或过程中的钩子函数， 这样可以方便用户扩展 μC/OS-III 的功能。

9、防死锁：μC/OS-III 允许任务在等待某些内核对象前，设置一个等待的最大超时时间，这样 可以有效地防止死锁的发生。 软件定时器：在 μC/OS-III 中，用户可以创建任意数量的“单次”和“周期”软件定时器， 并且每个软件定时器都可以有独立的超时回调函数。

任务内嵌信号量：μC/OS-III 提供了任务的内嵌信号量功能，这使得任务可以直接获取来自 其他任务或中断的信号，而不需要任何的中间内核对象，大大地提高了系统的运行效率。

任务内嵌消息队列：μC/OS-III 提供了任务的内嵌消息队列，这使得任务可以直接接收来自 其他任务或中断的消息，而不需要任何的中间内核对象，大大地提高了系统的运行效率。

源码初探

μC/OS-III 文件预览

Cfg 文件夹中包含的是 μC/OS-III 配置文件的模板文件。

Ports 文件夹包含的是与硬件相关的移植文件，μC/OS-III 提供了 针对不同的芯片架构的移植文件。

Source 文件夹中包含了 与 μC/OS-III 内核、任务、软件定时器和事件标志相关的源码文件。也是 μC/OS-III 的核心文件。

Tamplate 文件夹中仅包含了一个文件，这个文件是与动态 Tick 管理相关的文件。

TLS 是 Thread Local Storage（线程本地存储）

Trace 文件夹中是用来存放一些调试工具的，调试工具主要有 SEGGER SystemView for uC/OS-III 和 Percepio Tracealyzer for uC/OS-III，

μC/CPU 文件预览

ARM-Cortex-M 文件夹：包含了与 ARM Cortex-M 内核的 CPU 相关的移植文件。

BSP（Board Support Package，板级支持包）相关的文件，主要包含了 用于配置和使用为 μC/OS-III 中时间戳功能提供支持的硬件定时器。

Cfg 文件夹：包含了 μC/CPU 这一组件的配置文件。

μC/LIB 文件预览

Cfg 文件夹 ：包含了 μC/LIB 这一组件的配置文件

Ports 文件夹：包含了 μC/LIB 与硬件相关的移植文件。，μC/LIB 组件仅支持了 ARM 和 AVR 部分架构的处理器，因此 μC/LIB 组件是移植 μC/OS-III 时非必须的，μC/LIB 主要是提供了 ASCII 字符操作、数学、内存管理、字符串操作的库，方便开发。