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一、时间片调度简介

1、时间片调度回顾

        时间片调度主要针对优先级相同的任务，当多个任务的优先级相同时，同等优先级任务轮流地享有相应的CPU时间（可分别设置），叫时间片，在µC/OS-III中，一个时间片就等于SysTick（滴答定时器）中断周期。

        创建三个任务——Task1、Task2、Task3，Task1、Task2、Task3的优先级均设置为1，时间片默认值（或者说时间片的数量）均设置为100

        运行过程如下：

                首先Task1运行完100个时间片后，切换至Task2运行

                Task2运行完100个时间片后，切换至Task3运行

                Task3运行过程中被挂起了（如果还不到一个时间片，没有用完的时间片不会再使用），此时直接切换到下一个任务Task1运行

                Task1运行完一个时间片后，切换至Task2运行

2、OSSchedRoundRobinCfg函数

（1）该函数用于开启时间片调度，并设置每个任务的时间片的默认值（或者说每个任务的默认时间片数量）。

（2）函数接口定义：

void OSSchedRoundRobinCfg ( CPU_BOOLEAN   	en, OS_TICK       	dflt_time_quanta,                            OS_ERR      	*p_err )

形参	描述
en	是否使能时间片调度 OS_TRUE——使能，OS_FALSE——失能
dflt_time_quanta	传入0则设置每个任务的默认时间片数量为µC/OS-III默认的时间片数量，否则采用传入的时间片数量为每个任务的默认时间片数量（创建任务时如果设置任务的时间片数量为0，则该任务的时间片数量为OSSchedRoundRobinCfg函数设置的默认值）
p_err	指向接收错误代码变量的指针

（3）使用时间片调度需把宏OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN置1（在os_cfg.h文件中）。

二、时间片调度实验

1、原理图与实验目标

（1）原理图（未画出OLED屏，接法与stm32教程中的一致）：

（2）实验目标：

①设计3个任务——start_task、task1、task2（同优先级）：

[1]start_task：用于开启时间片调度，设置每个任务的时间片的默认数量为10个（即10ms），并创建其它的2个任务。

[2]task1：设置时间片数量为10个（即10ms），并维护一个计数值，不断自增（不考虑溢出），OLED屏显示计数值。

[3]task2：设置时间片数量为5个（即5ms），并维护一个计数值，不断自增（不考虑溢出），OLED屏显示计数值。

②预期实验现象：

[1]程序下载到板子上后，OLED屏上显示两个计数值。

[2]task1维护的计数值和task2维护的计数值交替自增，task1计数值自增速度约等于task2计数值自增速度的两倍。

2、实验步骤

（1）将“任务创建和删除实验”的工程文件夹复制一份，在拷贝版中进行实验。

（2）Delay.c文件中的延时函数需修改为如下所示的实现（纯占用CPU资源，这种延时函数其实是不好的，但就该实验而言，仅仅是为了观察实验现象，不需要考虑太多）。

void Delay_ms(u16 time)
{    u16 i=0;  while(time--){i=12000;     //可微调，使延时更加精准while(i--) ;    }
}

（3）修改UCOS_experiment.c文件：

①删除task3任务的相关内容。

②在start_task中调用OSSchedRoundRobinCfg函数开启时间片调度，并设置每个任务的时间片的默认值为10个，同时创建task1时设置其时间片数量为默认值，创建task2时设置其时间片数量为5个。

③将task1和task2的任务优先级均设置为2，并修改task1和task2的实现，各自维护的计数值在死循环内每20ms自增一次。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "os.h"
#include "cpu.h"
#include "OLED.h"
#include "Delay.h"
#include <stdio.h>/* START_TASK 任务 配置* 包括: 任务优先级 任务栈大小 任务控制块 任务栈 任务函数*/
#define     START_TASK_PRIO         2
#define     START_TASK_STACK_SIZE   256
CPU_STK     start_task_stack[START_TASK_STACK_SIZE];
OS_TCB      start_task_tcb;
void start_task(void);/* TASK1 任务 配置* 包括: 任务优先级 任务栈大小 任务控制块 任务栈 任务函数*/
#define     TASK1_PRIO              2
#define     TASK1_STACK_SIZE        256
CPU_STK     task1_stack[TASK1_STACK_SIZE];
OS_TCB      task1_tcb;
void task1(void);/* TASK2 任务 配置* 包括: 任务优先级 任务栈大小 任务控制块 任务栈 任务函数*/
#define     TASK2_PRIO              2
#define     TASK2_STACK_SIZE        256
CPU_STK     task2_stack[TASK2_STACK_SIZE];
OS_TCB      task2_tcb;
void task2(void);void UCOS_Test(void)
{OS_ERR err;OSInit(&err);    //初始化μC/OS-III//创建Start TaskOSTaskCreate (&start_task_tcb,"start_task",(OS_TASK_PTR)start_task,NULL,START_TASK_PRIO,start_task_stack,START_TASK_STACK_SIZE / 10,START_TASK_STACK_SIZE,0,0,0,(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),&err);/* 开始任务调度 */OSStart(&err);
}void start_task(void)              
{OS_ERR err;    //接收错误代码使用，对错误代码进行分情况处理可增强程序鲁棒性CPU_Init();     //初始化CPU库OSSchedRoundRobinCfg(OS_TRUE, 10, &err);   //使能时间片调度并设置默认时间片数量为10（即10ms）CPU_SR_ALLOC();//滴答定时器重装载值 = 系统主频 / 滴答定时器中断频率（滴答定时器是递减计数）CPU_INT32U cnts = SystemCoreClock / OS_CFG_TICK_RATE_HZ;OS_CPU_SysTickInit(cnts);   //配置Systick中断及优先级CPU_CRITICAL_ENTER();           //进入临界区（关中断）//创建task1OSTaskCreate (&task1_tcb,"task1",(OS_TASK_PTR)task1,0,TASK1_PRIO,task1_stack,TASK1_STACK_SIZE / 10,TASK1_STACK_SIZE,0,0,          //task1时间片数量设置为默认时间片数量0,(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),&err);//创建task2OSTaskCreate (&task2_tcb,"task2",(OS_TASK_PTR)task2,0,TASK2_PRIO,task2_stack,TASK2_STACK_SIZE / 10,TASK2_STACK_SIZE,0,5,          //task2时间片数量设置为5个0,(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),&err);      CPU_CRITICAL_EXIT();            //退出临界区（开中断）OSTaskDel(NULL, &err);            //删除任务自身
}u8 task1_num = 0;         //task1维护的计数值
void task1(void)
{CPU_SR_ALLOC();while(1)     //task1永远不停歇（除非被其它任务删除）{CPU_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区（防止在下两条语句产生任务切换）task1_num++;OLED_ShowNum(1,12,task1_num,3);    //显示计数值CPU_CRITICAL_EXIT();  //退出临界区（开中断）Delay_ms(20);          //20ms死延时}
}u8 task2_num = 0;         //task2维护的计数值
void task2(void)
{CPU_SR_ALLOC();while(1)     //task2永远不停歇（除非被其它任务删除）{CPU_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区（防止在下两条语句产生任务切换）task2_num++;OLED_ShowNum(2,12,task2_num,3);    //显示计数值CPU_CRITICAL_EXIT();  //退出临界区（开中断）Delay_ms(20);          //20ms死延时}
}

（4）在main.c文件中添加如下代码。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "UCOS_experiment.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();    //OLED初始化OLED_ShowString(1,1,"task1_num:");OLED_ShowString(2,1,"task2_num:");UCOS_Test();while (1){}
}

（5）程序完善好后点击“编译”，然后将程序下载到开发板上。

3、程序执行流程

（1）main函数全流程（省略OLED屏显示字符串部分）：

①初始化OLED模块。

②调用UCOS_Test函数。

（2）测试函数全流程：

①创建任务start_task。

②开启任务调度器。

（3）多任务调度执行阶段（发生在开启任务调度器以后）：

①start_task任务函数首先进入临界区，在临界区中start_task任务不会被其它任务打断，接着start_task任务依次创建任务task1、task2，然后删除自身，接着退出临界区，让出CPU资源。

②任务task1、task2同优先级，由于task1先创建，它在就绪队列的首端，于是先执行task1，task1的执行逻辑如下图所示（透明蓝色块代表任务不在运行态），方便起见，认为语句集合1中的语句的运行时间为5ms，则语句集合1的执行周期约为35ms。

③task1和task2同优先级，task1享用的时间片结束以后，轮到task2享用下一个时间片，task2的执行逻辑如下图所示（透明蓝色块代表任务不在运行态），方便起见，认为语句集合2中的语句的运行时间为5ms，则语句集合2的执行周期约为75ms。