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摘 要
嵌入式系统为以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专业计算机系统。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均有广泛的应用。
本设计简要介绍了小型实时操作系统RTX51 TINY的主要特点和基本功能以及在单片机系统中的应用方法，并给出了一个RTX51的应用实例；详细地分析了这个内核创建任务时堆栈的配置和状态字结构及任务切换时的存储器管理，并给出创建任务及任务切换的主要代码流程图。
关键词： RTX51 TINY 嵌入式实时操作系统 任务创建与切换
Abstract
The Embeded System with the base of computer technology, software and hardware can cut out, and fit in with the System of Special Computer that rigidly require to the function ,reliability, cost, volume and waste of power. There are plenty of applications in the industry of manufacture, the control of procedure ,communication, instrument, motorcar, shipping, aviation, the equipment of military affairs, the product of expenditure and so on.
The main features and basic functions of RTX51 TINY, a small and real-time operation system, and its applications in the single-chip microcomputer systems are introduced simply in this paper, and an application example of it is given; stack configuration and the construction of task state are analyzed in detail when tasks are created, and, the memorizer manage is done in detail when tasks are switching, and the flow charts of primary codes are given in this paper.
Key words: RTX51 TINY ；embeded real-time operating system；task creating and switching
目 录
第一章 概述. 1
1.1 RTX51 TINY的基本特性. 1
1.2 RTX51提供的基本功能. 1
1.3 RTX51的开发背景. 2
1.4 使用RTX51意义及优点. 4
1.5 KEIL C软件使用. 4
第二章 基本概念. 13
2.1 嵌入式系统. 13
2.2 实时系统. 13
2.2.1 要和现实世界交互. 14
2.2.2 系统庞大复杂. 14
2.2.3 对可靠性和安全性的要求非常高. 14
2.3 前、后台系统. 15
2.4 操作系统. 15
2.4.1 操作系统在计算机中的地位. 15
2.4.2 操作系统的功能. 16
2.5 实时操作系统. 16
2.6 代码的临界区. 17
2.7 资源. 17
2.8 共享资源. 17
2.9 任务. 17
2.10 内核. 18
2.11 调度. 18
2.12 非占先式内核. 18
2.13 占先式内核. 19
2.14 可重入性. 20
2.15 任务优先级. 20
2.16 信号量. 20
2.17 死锁. 21
2.18 消息队列. 21
2.19 中断. 22
第三章 RTX51 TINY 内核的分析与应用. 23
3.1 RTX51 TINY的使用. 23
3.2 RTX51 TINY 内核分析. 23
3.2.1 同步机制与任务状态. 23
3.2.2 调度规则. 25
3.2.3 任务控制块. 25
3.2.4 存储器管理. 25
3.3 代码分析. 26
3.3.1 主程序main 26
3.3.2 定时器T0中断服务程序. 26
3.3.3 任务切换程序段. 29
3.3.4 os_wait程序段. 31
3.3.5 其它程序段. 31
3.4 应用实例. 31
3.5 嵌入式操作系统的特殊问题处理. 33
第四章 RTX-51中任务的建立与任务切换. 35
4.1 创建任务的函数. 35
4.2 状态字结构. 35
4.3 任务建立过程及流程. 35
4.3.1 任务建立的堆栈分配. 36
4.3.2任务创建主要代码流程图. 37
4.4 任务切换. 39
4.4.1 任务切换概念. 39
4.4.2 任务切换主要代码流程图. 39
4.5 RTX51 TINY中容易混淆的问题. 42
4.5.1 关于时间片的问题：. 42
4.5.2 关于os_wait延时的问题. 43
第五章 RTX51 实时操作系统的简单应用程序. 45
5.1 单任务程序. 45
5.2 循环任务切换. 45
5.3 等待时间到. 46
5.4 等待信号. 47
5.5 RTX51 TINY 的技术参数. 48
5.6 应用程序例子. 49
结束语. 55
参考文献. 56
第一章 概述
1.1 RTX51 Tiny 的基本特性
RTX51是德国Keil公司开发的一种应用于MCS51系列单片机功能强大的、可用于目前世界上所有由Intel 8051标准内核派生出的350多种增强微控制器的实时操作系统。
RTX51有两个版本:RTX51 Full和RTX51 Tiny。RTX51Tiny短小精悍，是RTX51Full的一个子集，仅支持按时间片循环任务调度，支持任务间信号传递，最大16个任务，可以并行地利用中断。具有以下等待操作：超时、另一个任务或中断的信号。但它不能进行信息处理，不支持存储区的分配和释放，不支持占先式调度。RTX51 TINY是一个很小的内核，完全集成在KEIL C51编译器中。更重要的是，只占用900字节ROM、7字节DATA型及3倍于任务数量的IDATA型RAM空间,可以很容易地运行在没有扩展外部存储器的单片机系统上。RTX51Tiny 允许“准并行”同时执行几个任务。每一个任务在预先定义好的时间片内得以执行。时间到使正在执行的任务挂起,并使另一个任务开始执行。RTX51 TINY下文简称为内核。
1.2 RTX51提供的基本功能
RTX51功能众多,不能一一叙述。于此只介绍一些主要功能:
（1）用RTX51进行时间片轮转调度
RTX51能够完成多重任务的时间片轮转,并且允许准并行执行多个无限循环或任务.多重任务并不是并行执行,而是按时间片执行的.RTX51允许每个任务执行一个预先确定的时间,然后切换到另一个准备运行的任务,并且允许这个任务执行片刻。
（2） RTX51事件
在等待一个任务的时间片到达时，可以使用os-wait函数通知RTX51，让另一个任务开始执行。这个函数终止正在运行的当前任务，然后等待指定事件的发生。这时，任意数量的其它任务仍可以执行。
RTX51的等待功能支持以下事件:
超时(timeout):挂起运行的任务指定数量的时钟报时周期。
间隔(interval):仅在RTX51Tiny中使用，类似于超时，但是软件定时器没有用复位来产生循环的间隔(时钟所需要的)。
信号(signal):用于任务内部协调。
（3）RTX51信号
os-wait函数可以暂停一个任务并等待从另一个任务发出的信号。这可以用于协调2个或更多的任务。如果1个任务在等待1个信号，并且信号标志是0，在信号被发送之前，这个任务将一直处于挂起状态。如果信号标志已经是1，当任务查询信号时，信号标志会被清除，并能继续执行该任务。
（4）用RTX51进行编译和连接
RTX51是完全地统一到C51程序设计语言中，也就是说RTX51程序要用C51来编写和编译,仅在指定任务标志符和优先级上有一点差别。RTX51程序要求在应用程中使用include命令引入实时管理的头文件,并使用BL51Linker/Locator连接和选择适当的RTX51库文件。操作RTX51需以下软件:（1）C51编译程序；（2）BL51codebanking连接程序；（3）A51宏汇编程序；（4）相应的库文件和包含文件。对于RTX51Tiny来说,其库文件RTX51TNY.LIB必须保存在DOS环境变量C51\LIB指定的程序库路径内。一般是目录C51\LIB；包含文件RTX51tny.h必须保存在DOS环境变量C51\INC指定的包含路径内。一般是目录C51\INC。
