uc/os-ii统计任务

uC/OS-II定义了两个系统任务，空闲任务与统计任务。

• 空闲任务OSTaskIdle()是μC/OS-Ⅱ必不可少的系统函数，当没有其它任务进入就绪态时，该任务立即转入运行态。空闲任务的优先级永远设为最低，即OS_LOWEST_PRIO，永远不被挂起，也不能被删除。

• 空闲任务什么都不做，只是在不停地给一个32位计数器OSIdleCtr加1，统计任务使用这个计数器以确定当前应用程序实际消耗的CPU时间。计数器是一个全局变量，大多数8位或16位CPU对32位变量加1需要多条指令，所以在访问前必须先关中断，然后再开启，以防高优先级任务或中断打入。

void  OS_TaskIdle (void *p_arg)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3                      /* Allocate storage for CPU status register           */
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0;
#endif



    (void)p_arg;                                 /* Prevent compiler warning for not using "p_arg"     */
    for (;;) {
        OS_ENTER_CRITICAL();
        OSIdleCtr++;
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OSTaskIdleHook();                        /* Call user definable HOOK                           */
    }
}

• 统计任务OSTaskStat()也是μC/OS-Ⅱ的系统函数之一，其功能是计算当前CPU的利用率，告诉用户应用程序使用了多少CPU时间。一旦将文件OS_CFG.H中的配置常数OS_ TASK_STAT_EN置1，这个任务就自动建立。它每秒钟运行一次，计算结果放在一个有符号的8位整数OSCPUsage中，表示格式是百分数，精确到1%。

void  OS_TaskStat (void *p_arg)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3                      /* Allocate storage for CPU status register           */
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0;
#endif



    (void)p_arg;                                 /* Prevent compiler warning for not using "p_arg"     */
    while (OSStatRdy == OS_FALSE) {
        OSTimeDly(2 * OS_TICKS_PER_SEC / 10);    /* Wait until statistic task is ready                 */
    }
    OSIdleCtrMax /= 100L;
    if (OSIdleCtrMax == 0L) {
        OSCPUUsage = 0;
        (void)OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);
    }
    for (;;) {
        OS_ENTER_CRITICAL();
        OSIdleCtrRun = OSIdleCtr;                /* Obtain the of the idle counter for the past second */
        OSIdleCtr    = 0L;                       /* Reset the idle counter for the next second         */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OSCPUUsage   = (INT8U)(100L - OSIdleCtrRun / OSIdleCtrMax);
        OSTaskStatHook();                        /* Invoke user definable hook                         */
#if (OS_TASK_STAT_STK_CHK_EN > 0) && (OS_TASK_CREATE_EXT_EN > 0)
        OS_TaskStatStkChk();                     /* Check the stacks for each task                     */
#endif
        OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC / 10);        /* Accumulate OSIdleCtr for the next 1/10 second      */
    }
}

• 下面重点分析一下如何计算CPU利用率。
  使用统计任务时，初始化时只能建立唯一的一个任务，其它任务的建立只能在多任务启动后建立。值得注意的是：时钟节拍的初始化和启动工作也可以放在OSStart()函数中完成。一般不要在多任务启动之前启动时钟节拍器，因为这样做可能导致任务开始前应用程序就收到时钟节拍中断，以至系统崩溃。

void main (void)
{  
    OSInit();      /*初始化ucosii  */     
    OSTaskCreate(TaskStart,(void *)0,
        &startup_task_stk[STARTUP_TASK_STK_SIZE-1], STARTUP_TASK_PRIO);/*创建唯一任务  */        
    OSStart();      　
}

void TaskStart(void *p_arg)
{
    SysTick_init();/*安装并启动始终节拍   */
    OSStatInit(); /*调用系统函数，初始化统计任务  */         
    while(1)
    {
         /*TaskStart代码      */
    }
}

• 统计任务的使用方法是：首先用户在初始化时建立一个也只能是一个任务，其次在这个唯一的任务中调用OSStatInit()函数。

void  OSStatInit (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3                      /* Allocate storage for CPU status register           */
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0;
#endif
    OSTimeDly(2);                                /* Synchronize with clock tick                        */
    OS_ENTER_CRITICAL();
    OSIdleCtr    = 0L;                           /* Clear idle counter                                 */
    OS_EXIT_CRITICAL();
    OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC / 10);            /* Determine MAX. idle counter value for 1/10 second  */
    OS_ENTER_CRITICAL();
    OSIdleCtrMax = OSIdleCtr;                    /* Store maximum idle counter count in 1/10 second    */
    OSStatRdy    = OS_TRUE;
    OS_EXIT_CRITICAL();
}

• 进入多任务的条件准备好了以后，调用系统启动函数OSStart()。这个函数将使TaskStart()开始执行，因为TaskStart()是优先级最高的任务。TaskStart()负责初始化和启动时钟节拍。在这里启动时钟节拍是必要的，因为用户不会希望在多任务还没有开始时就接收到时钟节拍中断。接下去TaskStart()调用统计初始化函数OSStatInit()。
  统计初始化函数OSStatInit()决定在没有其它应用任务运行时，空闲计数器OSIdleCtr的计数有多快。这里取0.1秒（OS_TICKS_PER_SEC / 10）内OSIdleCtr的计数值OSIdleCtrMax 为计算CPU利用率的基准。

  1. 系统统计初始化任务函数OSStatInit()调用延迟函数OSTimeDly(2)将自身延时2个时钟节拍以停止自身的运行。这是为了使OSStatInit()与时钟节拍同步。
  2. μC/OS-Ⅱ然后选下一个优先级最高的进入就绪态的任务运行，这恰好是统计任务OSTaskStat()。OSTaskStat()所要做的第一件事就是查看统计任务就绪标志是否为“假”，如果是的话，要延时0.2秒(2 * OS_TICKS_PER_SEC / 10)。一定会是这样，因为标志OSStatRdy已被OSInit()函数初始化为“假”，所以实际上OSTaskStat也将自己推入休眠态0.2秒。
  3. 于是任务切换到空闲任务，OSTaskIdle()开始运行，这是唯一一个就绪态任务了。CPU处在空闲任务OSTaskIdle中，直到TaskStart()的延迟两个时钟节拍完成。
  4. 两个时钟节拍之后，TaskStart()恢复运行。 在执行OSStartInit()时，空闲计数器OSIdleCtr被清零。然后，OSStatInit()将自身延时0.1秒。
  5. 因为没有其它进入就绪态的任务，OSTaskIdle()又获得了CPU的控制权。0.1秒钟以后，TaskStart()继续运行，还是在OSStatInit()中，空闲计数器将0.1秒钟内计数的值存入空闲计数器最大值OSIdleCtrMax 。
  6. OSStarInit()将统计任务就绪标志OSStatRdy设为“真”，以此来允许OSTaskStat()开始计算CPU的利用率。

• 统计任务每0.1秒执行一次，以确定所有应用程序中的任务消耗了多少CPU时间。当用户的应用程序代码加入以后，运行空闲任务的CPU时间就少了，OSIdleCtr就不会像原来什么任务都不运行时有那么多计数。要知道，OSIdleCtr的最大计数值是OSStatInit()在初始化时保存在计数器最大值OSIdleCtrMax中的。CPU利用率是保存在变量OSCPUsage中的，根据公式计算OSIdleCtr=OSIdleCtrMax 时CPU利用率最低为0，OSIdleCtr=0 时CPU利用率最高为100%。
  
  ===========以上为统计任务的分析===============

• 关于统计任务运行频率的补充

统计任务执行到最后时是OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/10);这样一个函数。表示延迟一分钟。而只有统计任务延时时空闲任务才有可能运行，所以每当统计任务运行时OSIdleCtr的值都是在可能的1s内记的数。因为在统计任务在赋完值之后清零了。所以说，统计任务不是1s运行一次，只不过统计任务运行时用到的变量都是在1s内的数据。

参考：http://gha20028.blog.163.com/blog/static/13481666201363021616344/