µC/OS-II三种临界区管理方式

01

临界段与临界资源

操作系统中有有两个名词，临界段和临界资源。

01

临界段

代码的临界段也称为临界区，指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行，则不允许任何中断打入。为确保临界段代码的执行，在进入临界段之前要关中断，而临界段代码执行完以后要立即开中断。

02

临界资源

临界资源在一段时间内只允许一个进程访问的资源。又称独占资源。资源可以是输入输出设备，例如打印机、键盘、显示器，资源也可以是一个变量，一个结构或一个数组等。

02

三种临界区管理机制

2.1

示例代码

在µC/OS-II中有三种临界区管理方式，是在oc_cpu.h文件中通过宏OS_CRITICAL_METHOD来控制，如下图为8086临界区实现方式

2.2

PSW（程序状态字）

不管是何种芯片，进入临界区的思想是不变的，就是失能控制PSW（Program Status Word）中的IF（中断标志位）标志位。8086的标志寄存器如下图所示。不同芯片的PSW略微不同。

2.3

方法1

方法1是直接将OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）定义为处理器的关闭（CLI）和打开（STI）中断指令。STI（Set Interrupt） 为开中断，CLI（Clear Interrupt） 为关中断，这里设置的是PSW（Program Status Word）中的中断标志位。

但这种方法有一个隐患，如果在关闭中断后调用µC/OS函数，当函数返回后，中断将被打开！严格意义上的关闭中断应该是执行OS_ENTER_CRITICAL（）后中断始终是关闭的， 方法1显然不满足要求。但方法1的优点是简单，执行速度快（只有一条指令）。

2.4

方法二

OS_ENTER_CRITICAL（）会在关中断前保存之前的标志寄存器内容到堆栈中，随之将中断关闭，OS_EXIT_CRITICAL（）从堆栈中恢复之前保存的状态。

PUSHF是将标志寄存器入栈，POPF是将栈顶的内容弹出到标志寄存器中。

但是一些编译器不能很好地优化内联代码，因此，此方法可能无法正常工作。因为编译器可能不够智能，无法知道堆栈指针已经被更改（通过PUSHF指令），此时再想去访问堆栈中的数据极大可能出现错误的值，从而导致应用程序的崩溃。

2.5

方法三

一些编译器提供了扩展的接口允许用户获取PSW中的值，并将此状态值保存在声明的变量中，随之将中断关闭，在退出临界区时，在将上面保存的值恢复到PSW中。

OSCPUSaveSR以及OSCPURestoreSR是在os_cpu_a.s文件中定义的，使用汇编指令实现的。

这种方法的优点就是安全可靠，缺点就是执行速度较上面两种慢，因为进入和退出临界区的汇编代码可能不止一条，而且还需要访问内存变量cpu_sr。

原文标题：µC/OS三种临界区管理机制

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审核编辑：彭静