原创: 鱼鹰Osprey 鱼鹰谈单片机 3月2日
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对于想入门操作系统的读者,我的建议是先学 uCOS II。原因有以下几点:
1、最为重要的原因是网上相关资源非常丰富,这对于初学者来说非常重要。
2、代码写的很经典,非常规范,能从中学到非常多知识,对于想 C 语言进阶的同学来说,是非常值得学习的一份代码。
3、听说代码优化级别高的情况下不会出现问题。
当然不建议商用,因为这涉及到版权问题。
操作系统涉及内容较多,有扎实基础的话,一个月时间足够掌握 u/COSII ,但是要熟练掌握的话需要不少项目经验积累。建议学习操作系统时学习u/COS II 作为入门操作系统,当完全能驾驭 u/COS II 时,其他操作系统学习起来应该就简单了。
学习 u/COS II 操作系统时不建议马上看源码,不然很打击学习兴趣的。而是阅读操作系统运用方面的相关文章,对操作系统有一个大概认识,不建议钻研细节问题,比如它是如何关中断的,是怎么进行任务切换的,又是怎么进行系统延时的。这些细节问题是后期学习的事情,前期就是把握整体流程,知道有这么回事就可以了,我们需要建立一个整体学习框架,里面的细节填充实现就靠后期完成。(推荐《周慈航-基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术》)
当有一定概念之后,就可以开始阅读代码了,从系统初始化、新建任务、系统开始三个函数开始入手。这里面又会涉及大量的指针、结构体,其中又会涉及单向链表、双向链表知识。这些知识慢慢掌握就可以。u/COS II 部分对涉及到的难点知识基本做了解释,比如就绪表、任务控制块、时间控制块等知识做了比较透彻的解释,需要掌握每一个知识点。在这个阶段主要是学习C 源代码,汇编代码部分建议跳过,不去看具体实现(在这个阶段你应该有疑惑,为什么一条简单的C 代码需要先关中断再开中断这么麻烦)。(推荐阅读本篇和系统源码,钟常慰翻译的中文源码)
当把 C 源代码了解完成后,应该除了汇编部分,大体的实现细节应该掌握了,这时就可以看汇编知识了。这个就需要对我们的单片机熟悉了。在这里的移植对象是 STM32,或者说 Cortex-M3,所以需要对 Cortex-M3 熟悉,首先需要了解的就是任务切换的实现,然后就是栈、寄存器、指令等等的了解。这里的学习也是需要对整个 CM3 内核有一个清晰的认识,之后就是对着汇编源码将操作系统涉及的汇编知识掌握。(推荐《Cortex-M3 权威指南》)
最后,C 和汇编代码的大多数细节问题解决了之后,就需要好好重新开始学习操作系统的代码,不管是汇编还是C 都带着之前遗留的问题开始整体学习,重新梳理一遍之前所学知识。此时需要注意里面的一些书写习惯,知道为什么一条简单C 语言代码,还需要先关中断再开中断的原因。还有就是开始看一些没有涉及到的函数,比如信号量、队列这些机制的实现。在这一阶段完成后 u/COS II 里面的所有细节问题和代码应该都能解决了。(推荐《嵌入式实时操作系统uCOS-II》和源码)
学习过程中可以直接在线调试,也可以直接进行仿真调试,KEIL 软件还是很强大的,掌握这个软件的调试方法可以让你的学习之旅更畅通,磨刀不误砍柴工,别怕浪费时间。
操作系统最重要的功能就是任务切换,任务切换最关键的就是切换时的数据保护了。只要在 CPU 回到中断时的下一条指令开始执行时,所有的数据恢复到中断前的状态,那么不管他运行到哪个函数,最终还是能按照之前的状态继续下去。任务根本不知道曾经被中断过。