單片機(jī)資源少但是不能拒絕RTOS

對于搞單片機(jī)的特別用8051系列工程師來說，談到單片機(jī)的RTOS，很多時(shí)候會(huì)問一句：“為什么要用RTOS?單片機(jī)就這一點(diǎn)資源，使用RTOS能保證效率嗎?”

對于這個(gè)問題，我會(huì)反問：“你用單片機(jī)的目的是什么?是為了用單片機(jī)的C編程，單片機(jī)的匯編編程甚至于用單片機(jī)的二進(jìn)制指令編程?”上個(gè)世紀(jì)80年代，工程師用二進(jìn)制指令給Z80編程，現(xiàn)在還有誰在用?現(xiàn)在還有人死抱著匯編不放，但越來越多的人工程師使用C編程(我起初也是使用匯編的)，為什么?因?yàn)槲覀兊哪康氖窃谟邢薜臅r(shí)間甚至是不充足的時(shí)間內(nèi)把項(xiàng)目保質(zhì)保量的完成！使用什么工具和方法是次要的(如果你的項(xiàng)目以成本放在第一位，則另當(dāng)別論，這時(shí)，也是要考慮開發(fā)時(shí)間的)。時(shí)間就是金錢啊，一個(gè)產(chǎn)品在單片機(jī)上增加些許成本是可以接受的。況且，使用8051系列單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)資源也常有富余，CPU一般情況也只是空轉(zhuǎn)，這就為它使用RTOS創(chuàng)造了條件。

那么，使用RTOS的好處呢?我舉一個(gè)例子吧。假設(shè)我們編一個(gè)串行通訊程序，通訊協(xié)議如下：

數(shù)據(jù)包長度為NBYTE，起始字節(jié)為STARTBYTE1,STARTBYTE2，最后一個(gè)字節(jié)為檢驗(yàn)和，中間字節(jié)不可能出現(xiàn)連續(xù)出現(xiàn)STARTBYTE1，STARTBYTE2。

第一種方法，在中斷中處理協(xié)議：

unsigned char Buf[NBYTE-2];bit GetRight=0;

void comm(void) interrupt 4//"串行口中斷"{

static unsigned char Sum,Flag=0,i;

unsigned char temp;

if(RI==1)

{

RI=0;

temp=SBUF;

switch(Flag)

{

case 0:

if(temp==STARTBYTE1)

{

Flag=1;

}

break;

case 1:

if(temp==STARTBYTE2)

{

Sum=STARTBYTE1+STARTBYTE2;

i=0;

Flag=2;

break;

}

if(temp==STARTBYTE1) break;

Flag=0;

break;

case 2:

if(temp==STARTBYTE1)

{

Flag=3;

break;

}

Sum+=temp;

if((i>=(NBYTE-3))&&Sum==0)

{

GetRight=1;

Flag=0;

break;

}

Buf[i++]=temp;

break;

case 3:

if(temp==STARTBYTE2)

{

Sum=STARTBYTE1+STARTBYTE2;

Flag=2;

i=0;

break;

}

Sum+=STARTBYTE1;

if((i>=(NBYTE-3))&&Sum==0)

{

GetRight=1;

Flag=0;

break;

}

Buf[i++]=STARTBYTE1;

if(temp==STARTBYTE1)

{

break;

}

Sum+=temp;

if((i>=(NBYTE-3))&&Sum==0)

{

GetRight=1;

Flag=0;

break;

}

Buf[i++]=temp;

Flag=2;

break;

}

}}

第二種方法，使用隊(duì)列中斷函數(shù)：

void comm(void) interrupt 4//"串行口中斷"{

if(RI==1)

{

RI=0;

SBUF 入隊(duì);

}}

主程序不斷調(diào)用的函數(shù)：

unsigned char Buf[NBYTE-2];

unsigned char ReadSerial(unsigned char *cp){

unsigned char i;

unsigned char temp,Sum;

temp=隊(duì)列中數(shù)據(jù)個(gè)數(shù);

if(temp<(NBYTE)) return 0;

出隊(duì) temp;

if(temp!=STARTBYTE1) return 0;

temp=隊(duì)列首字節(jié);

if(temp!=STARTBYTE2) return 0;

出隊(duì) temp;

sum=STARTBYTE1+STARTBYTE2;

for(i=0;i

{

temp=隊(duì)列首字節(jié);

if(temp==STARTBYTE1)

{

temp=隊(duì)列次首字節(jié);

if(temp==STARTBYTE2) return 0;

}

出隊(duì) temp;

*cp++=temp;

Sum+=temp;

}

temp=隊(duì)列首字節(jié);

Sum+=temp;

if(Sum!=0) return 0;

出隊(duì) temp;

return 1;}

第三種方法，使用RTOS中斷函數(shù)：

void comm(void) interrupt 4//"串行口中斷"{

OS_INT_ENTER();

if(RI==1)

{

RI=0;

OSIntSendSignal(RECIVE_TASK_ID);

}

OSIntExit();}

ID為RECIVE_TASK_ID的任務(wù)

void Recuve(void){

unsigned char temp,temp1,Sum,i;

OSWait(K_SIG,0);

temp=SBUF;

while(1)

{

while(1)

{

OSWait(K_SIG,0);

temp1=SBUF;

if((temp==STARTBYTE1)&&(temp1==STARTBYTE2)) break;

temp=temp1;

}

Sum=STARTBYTE1+STARTBYTE2;

OSWait(K_SIG,0);

temp=SBUF;

for(i=0;i

{

OSWait(K_SIG,0);

temp1=SBUF;

if((temp==STARTBYTE1)&&(temp1==STARTBYTE2))

{

OSWait(K_SIG,0);

temp=SBUF;

i=-1;

Sum=STARTBYTE1+STARTBYTE2;

continue;

}

Buf[i]=temp;

Sum+=temp;

temp=temp1;

}

Sum+=temp1;

if(Sum==0) OSSendSignal(命令解釋任務(wù) ID);

}}

以下為這幾種方法的比較：

可讀性和編程容易性方面，第三鐘方法最好(如果允許使用goto語句，程序更加簡單易讀)，第二種次之(因?yàn)橐庩?duì)列程序)，第一種最差。如果協(xié)議更加復(fù)雜，這方面更加明顯。程序簡單易讀，自然出錯(cuò)機(jī)會(huì)小了。

RAM占用方面，第三種方法較少，第二種最多(因?yàn)殛?duì)列占用大量空間)，第一種最少。

中斷執(zhí)行時(shí)間方面，第三種方法最長，第二種最短，第一種較長。

從功能方面，第三種方法最強(qiáng)，它還可以進(jìn)行超時(shí)處理(雖然例子程序沒有)，其它方法均不行。

如果數(shù)據(jù)來的太快，命令處理程序來不及處理，三種方法處理方式不太一樣，第一種和第三種方法類似：丟棄以前數(shù)據(jù)，第二種則是丟棄后到的數(shù)據(jù)。而且，第二種方法必須等命令處理程序完成后才處理下一個(gè)數(shù)據(jù)包，而第一種和第三種方只需命令處理程序?qū)?shù)據(jù)收取后就可處理下一個(gè)數(shù)據(jù)包。也就是說，第一種和第三種與命令處理程序并行處理，第二種方法為串行處理。

現(xiàn)在，一般情況下，開發(fā)的效率第一，執(zhí)行的效率(包括執(zhí)行時(shí)間和資源占用)第二。在這種情況下，降低些許效率換取開發(fā)的效率的較大提高，何樂而不為?何況，單個(gè)模塊的執(zhí)行的效率高不等于整個(gè)程序執(zhí)行效率高。例如，如果程序需要等待一段時(shí)間，一般用程序延時(shí)或定時(shí)器延時(shí)。無論何種方法，CPU不再處理其它工作，效率很低。而用RTOS，等待的時(shí)候CPU可以處理其它工作，效率得到提高。

以下摘自《uC/OS-II--源碼公開的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)》

“實(shí)時(shí)內(nèi)核也稱為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)或RTOS。使用它使得實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易。不需要大的改動(dòng)就可以增加新的功能。通過應(yīng)用程序分割為若干獨(dú)立的任務(wù)，RTOS使得應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程大為簡化。使用可剝奪性的內(nèi)核時(shí)，所有時(shí)間要求苛刻的事件都得到了盡可能快捷、有效的處理。通過有效的服務(wù)；如信號量、郵箱、隊(duì)列、延時(shí)、超時(shí)等；RTOS使得資源得到更好的利用。

“如果應(yīng)用項(xiàng)目對額外的需求可以承受，應(yīng)該考慮使用實(shí)時(shí)內(nèi)核。這些額外的需求是：內(nèi)核的價(jià)格，額外ROM/RAM開銷，2至4百分點(diǎn)的CPU額外負(fù)擔(dān)。

“還有沒提到的一個(gè)因素是使用實(shí)時(shí)內(nèi)核增加的價(jià)格成本。在一些應(yīng)用中，價(jià)格就是一切，以至于對使用RTOS連想都不敢想?！?/p>

總而言之，適用的就是最好的，不要拒絕RTOS，在它適用的情況下，它工作得很好。（來源：smallrtos源碼 陳明計(jì)）