uC/OS-IIuC/OS-II的任务切换机理及中断调度优化

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引言

由Jean J. Labrosse开发的μC/OS-II因其开放源代码和强大的稳定性，曾在嵌入式系统领域引起广泛关注。Labrosse先生已成为嵌入式系统会议（美国）的顾问委员会成员。μC/OS-II让学习者和开发者深入了解系统内部结构，更方便地进行开发和调试，同时提供免费学习资源，仅在盈利项目中收取版权费，非常适合学生和一般用户。

μC/OS-II主要由核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信以及CPU的移植组成。核心部分负责操作系统的基本运行，任务处理部分与任务操作紧密相关，时钟部分处理最小时间单位，任务同步和通信部分用于任务间的联系与资源访问，CPU接口部分则针对不同CPU进行移植。

对于MSP430的中断处理

在MSP430中，常用IAR Embedd-ed WorkBench编译器。函数调用时，编译器会将当前函数PC压栈，调用函数后PC值改变。若函数带有参数，最左侧非结构体/联合体参数赋值至寄存器，其余参数压栈。中断调用时，PC与SR压栈，根据中断服务程序复杂度，选择压栈R12~R15寄存器。中断处理结束后，寄存器出栈，系统恢复中断前状态。

任务级和中断级的任务切换

任务级切换涉及调用OSSched()函数，先判断切换条件，允许调度时调用OSCtxSw()，实现任务调度。中断级切换在中断服务程序中，保存CPU寄存器，调用OSIntEnter()或OSIntNesting++，执行用户代码，关闭中断，调用OSIntExit()恢复寄存器并返回。

使用μC/OS-II存在的问题及解决方法

μC/OS-II应用时会占用部分系统资源，影响用户程序利用。MSP430内存问题尤为突出。通过分析发现，内存浪费主要源于任务堆栈大小。解决方法是将中断堆栈与任务堆栈分离，仅计算任务自身需要的内存，提高RAM利用率。

设计优化内存方案时，需考虑CPU寄存器功能和避免编译器使用R4、R5。中断处理过程分为无嵌套和嵌套情况，处理流程相似，仅在中断嵌套时保存不同寄存器，减少任务堆栈需求。

总结与建议

编写中断程序时，应优先使用汇编语言，减少指针调整。C编写中断服务时，注意保持堆栈格式正确。在中断处理中调用OSIntExit()后，需检查是否中断嵌套，确保程序逻辑正确。

μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的， 绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。