基于ARM Cortex-M3处理器平台的μC／OS-II任务调度硬件实现
μc/os-ii 是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步（信号量，邮箱，消息 队列）和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化。
1 μc／os-ii的任务调度算法分析 1.1 μc／os-ii任务就绪表的解读
μc／os操作系统采用优先级至上的任务调度原则，让进入就绪态任务中优先级最高的那个任务，一进入就绪态就能立即运行。μc／os操作系统实现了一种巧妙的查表算法，利用这种算法能快速实现任务调度原则。如何从任务就绪表中，查找优先级最高的那个任务？归结起来：
两个变量（osrdygrp、osrdytb1[]）和两张表（osmaptb1[]、osunmatb1[]）。
μc／os操作系统可支持64个任务，每个任务被赋予不同的优先级——从0级到最低优先级os_lowest_prio，最末两个为操作系统所用，分别为统计任务和空闲任务的优先级。μc／os-ii任务就绪表如图1所示。判断任务就绪同样根据osrdytb1[]和osrdygrp两个变量来完成：osr-dytb1[]按任务优先级分成8组（即每一组8个任务优先级），当任务处于就绪状态时，对应的位为1，反之则为0；osrdytb1口组中任何一位为1时，对应的osrdygrp位置1。
图1 μc／os-ii任务就绪表
使任务进入就绪状态和脱离就绪状态，都是通过osrdytb1[]和osrdygrp这两个变量来查找osmaptb1[]表完成的：
①进入就绪状态。
任务优先级的低3位用于确定任务在总就绪表osrdytb1[]中的位置。紧接着前面的3位用于确定是osrclytb1[]数组的第几个元素，两个变量都置1。
②脱离就绪状态。
代码将就绪任务表数组osrdytb1[]中相应元素的相应位清0，而只有当这一组中的所有任务都为脱离就绪态时，osrdygrp变量才会为0。
1.2 高优先级任务的查找
从任务就绪表中查找最高优先级任务，即从osrdytb1[]变量中找到最低为1的位是第几位（对应的就是最高优先级任务）。μc／os-ii采用查表的方式来找出处于就绪态的最高优先级任务，μc／os-ii中有一张256个单元的数据表osunmaptb1[]，表中按一定规律有128个o，64个1，32个2，16个3，8个4，4个5，2个6，1个7，还有1个0，共256字节。osunmaptb1[]的定义如下所示：
找出进入就绪态的最高优先级任务的代码如下：
初看这张表感觉杂乱无章，实际是很有规律的。以“osunmaptb1[0]～osunmaptb1[15]：0，0，1，0，2，0，1，0，3，0，1，0，2，0，1，0，／*0x00～0x0f*／”为例说明：
其他依次类推。
下面再以一个实例进行说明：假设变量osrdygrp=01011000b，表示变量osrdytb1[3]、osrdytb1[4]、osrdytb1[6]有任务处于就绪状态，任务调度是去查找最高优先级任务（y=osunmaptb1[0x58]）。由于srdytb1[3]>osrdytb1[4]>osrdytb1[6]，结果y=3。如果osrdytb1[3]=1000 0001b，则通过查表x=os-unmaptb1[osrdytb1[3]]，即可得到x=o，表明这组数中第0位为1处于最优状态。这样，prio=（y《3）+x=（3《3）+0=24。再利用这个优先级的值，查找任务控制块优先级表ostcbpriotb1[]，得到指向任务的任务控制块os_tcb。
2 cortex-m3中μc／os-ii任务调度的硬件实现
cortex-m3采用精简指令集，采用thumb-2指令，其中包括基于rtos的硬件算法指令（clz），可以通过这种指令查找处于就绪态的最高优先级任务。μc／os-ii中任务的就绪态是反映在osrdytb1[]变量中，共计8字节（64位），对应64个任务。可以将其折分成两个32位的数据，然后分别查找这两个32位的数据中优先级最高的任务。先查找低32位，如果低32位中不为零，则找出其中最高优先级任务；否则查找高32位，找出其中最高优先级任务，高32位的的查找结果应加上数值32。
cotrex-m3中通过以下两条指令就可完成最高优先级任务的定位：rbit和clz。rbit的含义是把一个32位数据水平旋转180°；clz的含义是计算前导零的个数。
假设在osrdytb1[]的低32位数据中，00000000000000000000000000001100b表示优先级为2的任务和优先级为3的任务处于就绪态，现在要通过指令rbit和clz找出优先级为2的任务并调度运行。运行rbit后数据变为：
00110000000000000000000000000000000000。运行clz后计算出前导零的个数为2，表明优先级为2的任务处于最高就绪态。
μc／os-ii中的任务调度是通过查两次表完成最高优先级任务的查找，方法如下：
上述代码在mdk4.12软件中测试，系统时钟采用8 mhz，按照此方法进行任务调度可节省0.5μs，同时还减少了用来存放osunmaptb1[]的256字节的空间，缩短了代码运行时间，提高了cpu的利用率。此方法在μc／os-ii的任务通信中也同样适用。在此不再赘述。
结语
本文主要对μc／os-ii中的任务调度算法作了分析，特别阐述了osunmaptb1[]表是如何构成的，同时介绍了基于arm cortex-m3处理器平台的μc／os-ii的任务调度硬件实现方法，简化了μc／os-ii的代码，提高了处理器的性能。
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①进入就绪状态。
任务优先级的低3位用于确定任务在总就绪表osrdytb1[]中的位置。紧接着前面的3位用于确定是osrclytb1[]数组的第几个元素，两个变量都置1。
②脱离就绪状态。
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