实验三-UCOS-II信号量和邮箱管理

班级学号姓名同组人实验日期室温大气压成绩实验三UCOS-II信号量和邮箱管理一、实验目的1、掌握UCOS-II中信号量的原理和函数的应用；2、掌握UCOS-II在邮箱管理的原理和含义；3、掌握开发UCOS-II的信号量和邮箱的应用的程序结构。二、实验步骤1、UCOSII信号量和邮箱简介系统中的多个任务在运行时，经常需要互相无冲突地访问同一个共享资源，或者需要互相支持和依赖，甚至有时还要互相加以必要的限制和制约，才保证任务的顺利运行。因此，操作系统必须具有对任务的运行进行协调的能力，从而使任务之间可以无冲突、流畅地同步运行，而不致导致灾难性的后果。在UCOSII中，是使用信号量、邮箱和消息队列这些被称作事件的中间环节来实现任务之间的通信的。两个任务通过事件进行通讯的示意图如图所示：在图中任务1是发信方，任务2是收信方。发信方负责把信息发送到时间上，这项操作叫做发送事件。收信方通过读取事件操作对事件进行查询：如果有信息则读取，否则等待。读事件操作叫做请求事件。为把描述事件的数据结构统一起来，UCOSII使用叫做事件控制块(ECB)的数据结构来描述诸如信号量、邮箱和消息队列这些事件。事件控制块中包含包括等待任务表在内的所有有关事件的数据，事件控制块结构体定义如下：typedefstruct{INT8UOSEventType;//事件的类型INT16UOSEventCnt;//信号量计数器void*OSEventPtr;//消息或消息队列的指针INT8UOSEventGrp;//等待事件的任务组INT8UOSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE];//任务等待表#ifOS_EVENT_NAME_EN0uINT8U*OSEventName;//事件名#endif}OS_EVENT;1）信号量信号量是一类事件。使用信号量的最初目的，是为了给共享资源设立一个标志，该标志表示该共享资源的占用情况。这样，当一个任务在访问共享资源之前，就可以先对这个标志进行查询，从而在了解资源被占用的情况之后，再来决定自己的行为。信号量可以分为两种：一种是二值型信号量，另外一种是N值信号量。UCOSII将二值型信号量称之为也叫互斥型信号量，将N值信号量称之为计数型信号量，也就是普通的信号量。本次实验中主要学习互斥型信号量。在UCOSII中，与信号量相关的几个函数。①创建信号量函数在使用信号量之前，我们必须用函数OSSemCreate来创建一个信号量，该函数的原型为：OS_EVENT*OSSemCreate(INT16Ucnt)，其中参数cnt则是信号量计数器（OSEventCnt）的初始值，函数返回值为已创建的信号量的指针。②请求信号量函数任务通过调用函数OSSemPend请求信号量，该函数原型如下：voidOSSemPend(OS_EVENT*pevent,INT16Utimeout,INT8U*err)，其中参数pevent是被请求信号量的指针，timeout为等待时限，err为错误信息。为防止任务因得不到信号量而处于长期的等待状态，函数OSSemPend允许用参数timeout设置一个等待时间的限制，当任务等待的时间超过timeout时可以结束等待状态而进入就绪状态。如果参数timeout被设置为0，则表明任务的等待时间为无限长。③发送信号量函数任务获得信号量，并在访问共享资源结束以后，必须要释放信号量，释放信号量也叫做发送信号量，发送信号通过OSSemPost函数实现。OSSemPost函数在对信号量的计数器操作之前，首先要检查是否还有等待该信号量的任务。如果没有，就把信号量计数器OSEventCnt加一；如果有，则调用调度器OS_Sched()去运行等待任务中优先级别最高的任务。函数OSSemPost的原型为：INT8UOSSemPost(OS_EVENT*pevent)，其中pevent为信号量指针，该函数在调用成功后，返回值为OS_ON_ERR，否则会根具体错误返回OS_ERR_EVENT_TYPE、OS_SEM_OVF。④删除信号量函数应用程序如果不需要某个信号量了，那么可以调用函数OSSemDel来删除该信号量，该函数的原型为：OS_EVENT*OSSemDel(OS_EVENT*pevent,INT8Uopt,INT8U*err)其中，pevent为要删除的信号量指针，opt为删除条件选项，err为错误信息。2）邮箱在多任务操作系统中，常常需要在任务与任务之间通过传递一个数据的方式来进行通信。为了达到这个目的，可以在内存中创建一个存储空间作为该数据的缓冲区。如果把这个缓冲区称之为消息缓冲区，这样在任务间传递数据的最简单办法就是传递消息缓冲区的指针。我们把用来传递消息缓冲区指针的数据结构叫做邮箱。在UCOSII中，我们通过事件控制块的OSEventPrt来传递消息缓冲区指针，同时使事件控制块的成员OSEventType为常数OS_EVENT_TYPE_MBOX，则该事件控制块就叫做消息邮箱。在UCOSII中，与消息邮箱相关的几个函数。①创建邮箱函数创建邮箱通过函数OSMboxCreate实现，该函数原型为：OS_EVENT*OSMboxCreate(void*msg)函数中的参数msg为消息的指针，函数的返回值为消息邮箱的指针。调用函数OSMboxCreate需先定义msg的初始值。在一般的情况下，这个初始值为NULL；但也可以事先定义一个邮箱，然后把这个邮箱的指针作为参数传递到函数OSMboxCreate中，使之一开始就指向一个邮箱。②任务可以通过调用函数OSMboxPost向消息邮箱发送消息，这个函数的原型为：INT8UOSMboxPost(OS_EVENT*pevent,void*msg)其中pevent为消息邮箱的指针，msg为消息指针。③请求邮箱函数当一个任务请求邮箱时需要调用函数OSMboxPend，这个函数的主要作用就是查看邮箱指针OSEventPtr是否为NULL，如果不是NULL就把邮箱中的消息指针返回给调用函数的任务，同时用OS_NO_ERR通过函数的参数err通知任务获取消息成功；如果邮箱指针OSEventPtr是NULL，则使任务进入等待状态，并引发一次任务调度。函数OSMboxPend的原型为：void*OSMboxPend(OS_EVENT*pevent,INT16Utimeout,INT8U*err)，其中pevent为请求邮箱指针，timeout为等待时限，err为错误信息。④查询邮箱状态函数任务可以通过调用函数OSMboxQuery查询邮箱的当前状态。该函数原型为：INT8UOSMboxQuery(OS_EVENT*pevent,OS_MBOX_DATA*pdata)其中pevent为消息邮箱指针，pdata为存放邮箱信息的结构。向邮箱发送消息函数。⑤删除邮箱函数在邮箱不再使用的时候，我们可以通过调用函数OSMboxDel来删除一个邮箱，该函数原型为：OS_EVENT*OSMboxDel(OS_EVENT*pevent,INT8Uopt,INT8U*err)，其中pevent为消息邮箱指针，opt为删除选项，err为错误信息。三、实验内容本次实验在UCOSII里面创建6个任务：开始任务、LED任务、触摸屏任务、蜂鸣器任务、按键扫描任务和主任务，开始任务用于创建信号量、创建邮箱、初始化统计任务以及其他任务的创建，之后挂起；LED任务用于DS0控制，提示程序运行状况；蜂鸣器任务用于测试信号量，是请求信号量函数，每得到一个信号量，蜂鸣器就叫一次；触摸屏任务用于在屏幕上画图，可以用于测试CPU使用率；按键扫描任务用于按键扫描，优先级最高，将得到的键值通过消息邮箱发送出去；主任务则通过查询消息邮箱获得键值，并根据键值执行DS1控制、信号量发送（蜂鸣器控制）、触摸区域清屏和触摸屏校准等控制。1、所要用到的硬件资源如下：1）指示灯DS0、DS12）4个按键（KEY0/KEY1/KEY2/WK_UP）3）蜂鸣器4）TFTLCD模块2、软件参数设置OS_TICKS_PER_SEC=500，即UCOSII的时钟节拍为2ms。在加入UCOSII代码后，我们只需要修改test.c函数了，打开test.c，输入如下代码：#includesys.h#includeusart.h#includedelay.h#includeled.h#includebeep.h#includekey.h#includeexti.h#includewdg.h#includetimer.h#includetpad.h#includeoled.h#includelcd.h#includeusmart.h#includertc.h#includewkup.h#includeadc.h#includedac.h#includedma.h#include24cxx.h#includeflash.h#includers485.h#includecan.h#includetouch.h#includeincludes.h/////////////////////////////////////UCOSII任务设置///////////////////////////////////START任务//设置任务优先级#defineSTART_TASK_PRIO10//开始任务的优先级设置为最低//设置任务堆栈大小#defineSTART_STK_SIZE64//任务堆栈OS_STKSTART_TASK_STK[START_STK_SIZE];//任务函数voidstart_task(void*pdata);//LED任务//设置任务优先级#defineLED_TASK_PRIO7//设置任务堆栈大小#defineLED_STK_SIZE64//任务堆栈OS_STKLED_TASK_STK[LED_STK_SIZE];//任务函数voidled_task(void*pdata);//触摸屏任务//设置任务优先级#defineTOUCH_TASK_PRIO6//设置任务堆栈大小#defineTOUCH_STK_SIZE64//任务堆栈OS_STKTOUCH_TASK_STK[TOUCH_STK_SIZE];//任务函数voidtouch_task(void*pdata);//蜂鸣器任务//设置任务优先级#defineBEEP_TASK_PRIO5#defineBEEP_STK_SIZE64//任务堆栈OS_STKBEEP_TASK_STK[BEEP_STK_SIZE];//任务函数voidbeep_task(void*pdata);//主任务//设置任务优先级#defineMAIN_TASK_PRIO4//设置任务堆栈大小#defineMAIN_STK_SIZE128//任务堆栈OS_STKMAIN_TASK_STK[MAIN_STK_SIZE];//任务函数voidmain_task(void*pdata);//按键扫描任务//设置任务优先级#defineKEY_TASK_PRIO3//设置任务堆栈大小#defineKEY_STK_SIZE64//任务堆栈OS_STKMAIN_TASK_STK[MAIN_STK_SIZE]//任务函数Voidkey_task(void*pdata);////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////OS_EVENT*msg_key;//按键邮箱事件块指针OS_EVENT*sem_beep;//蜂鸣器信号量指针//加载主界面voiducos_load_main_ui(void){LCD_Clear(WHITE);//清屏POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色LCD_ShowStri