1 概述

RTX51 TINY是一種應用于MCS5l系列單片機的小型多任務實時操作系統。它完全集成在Keil C5l編譯器中，具有運行速度快、對硬件要求不高、使用方便靈活等優點，因此越來越廣泛地應用到單片機的軟件開發中。它可以在單個CPU上管理幾個作業（任務），同時可以在沒有擴展外部存儲器的單片機系統上運行。

RTX51 TINY允許同時“準并行”地執行多個任務：各個任務并非持續運行，而是在預先設定的時間片(time slice)內執行。CPU執行時間被劃分為若干時間片，RTX51 TINY為每個任務分配一個時間片，在一個時間片內允許執行某個任務，然后RTX51 TINY切換到另一個就緒的任務并允許它在其規定的時間片內執行。由于各個時間片非常短，通常只有幾ms，因此各個任務看起來似乎就是被同時執行了。

RTX51 TINY利用單片機內部定時器0的中斷功能實現定時，用周期性定時中斷驅動RTX51 TINY的時鐘。它最多可以定義16個任務，所有的任務可以同時被激活，允許循環任務切換，僅支持非搶占式的任務切換，操作系統為每一個任務分配一個獨立的堆棧區，在任務切換的同時改變堆棧的指針，并保存和恢復寄存器的值。RTX51 TINY沒有專門的時間服務函數和任務掛起函數，而是通過os_wait()中的參數設定實現的。使用RTX51 TINY時用戶程序中不需要包含main()函數，它會自動地從任務0開始運行。如果用戶程序中包含有main()函數，則需要利用 os_create_task函數來啟動RTX51實時操作系統。

2 任務切換

2.1 RTX51 TINY任務狀態

RTX51 TINY的用戶任務具有以下幾個狀態：

① 運行(RUNNING)——任務正處于運行中。同一時刻只有一個任務可以處于“RUNNING”狀態。

② 就緒(READY)——等待運行的任務處于“READY”狀態。在當前運行的任務退出運行狀態后，就緒隊列中的任務根據調度策略被調度執行，進入到運行狀態。

③ 阻塞(BLOCKED)——等待一個事件的任務處于“BLOCKED”狀態。如果等待的事件發生，則此任務進入“READY”狀態，等待被調度。

④ 休眠(SLEEPING)——被聲明過但沒有開始運行的任務處于休眠狀態。運行過但已經被刪除的任務也處在休眠狀態中。

⑤ 超時(TIMEOUT)——任務由于時間片用完而處于“TIMEOUT”狀態，并等待再次運行。該狀態與“READY”狀態相似，但由于是內部操作過程使一個循環任務被切換，因而單獨算作一個狀態。

處于“READY/TIMEOUT”、“RUNNING”和“BLOCKED”狀態的任務被認為是激活的狀態，三者之間可以進行切換。“SLEEPING”狀態的任務是非激活的，不能被執行或認為已經終止。

2.2 RTX51 TINY任務切換

任務切換是RTX51 TINY提供的基本服務。RTX51 TINY是基于時間片調度算法的操作系統，它支持的是非搶占式的任務切換。所以在一個任務被執行時不能對其進行中斷，除非該任務主動放棄CPU的資源，中斷才可以打斷當前的任務，中斷完成后把CPU的控制權再交還該被中斷的任務。任務切換有兩種情況，一種是當前任務主動讓出CPU資源；另一種情況是在當前任務的時間片已經用完的情況下，進行任務切換。CPU執行時間被分成若干個時間片，RTX51 TINY為每個任務分配一個時間片。時間片是通過對變量TIMESHARING的設置來確定的，即用“TIMESHARING EQU 5;”設置多少個系統時鐘周期為一個時間片。系統默認5個系統時鐘為一個時間片，如果晶振頻率為11.059 2 MHz，則時間片為10.850 7×5＝54.253 5 ms。

RTX51 TINY的任務切換共有TASKSWITCHING 和SWITCHINGNOW兩個入口，前者供定時器T0的中斷服務程序調用，后者供系統函數os_delete和os_wait調用。相應地也有兩個不同的出口，分別是恢復保護現場和清除狀態標志位。系統首先將當前任務置為“TIMEOUT”狀態，等待下一次時間片循環，然后找到下一個處于“READY” 狀態的任務，通過堆棧管理，將自由堆棧空間分配給該任務，使其成為當前任務。清除使該任務進入“READY”或“TIMEOUT”狀態的相關位后，執行該任務。任務切換的流程如圖1所示。

圖1 任務切換流程