基于RTX51的单片机软件设计

1 概述

很多单片机的应用中都需要同时执行很多任务，对于这样的应用，我们可以利用实时操作系统来灵活地安排系统资源。RTX51是美国Keil公司开发的一种小型的应用于MCS51系列单片机的实时多任务操作系统，它可以工作所有8051单片机以及派生家族中，简化了复杂的软件设计，缩短了项目周期。我们实践中用RTX51来开发单片机软件。设计单片机控制的GPS接收板软件，取得了很好的效果。

2 RTX51介绍

RTX51有2个模式：RTX51完全模式和最小模式。RTX51最小模式版是RTX51完全版的一个子集，可以很容易地运行在8051系统上，而不需要外部RAM（DXATA）。RTX51完全模式有4个任务优先级，可以和中断函数并行处理，各个任务之间通过使用“邮箱”系统来进行信号和消息的传递，可以从内存池中申请和释放内存；同时，可以强制一个任务停止执行，等待一个中断，或者是其它中断传来的信号量或者消息。RTX51对系统硬件的要求如表1所列。

2.1 RTX51任务

RTX51区分2类任务：快速任务和标准任务。快速任务有很快的响应速度，每个快速任务使用8051一个单独的寄存器组，并且有自己的堆栈区域。RTX51支持最大同时有3个快速任务。标准任务需要多一点的时间来进行任务切换，因此使用的内部RAM相对快速任务要少，所有的标准任务共用1个寄存器组和堆栈。当任务切换的时候，当前任务的寄存器状态和堆栈内容转移到外部存储器中。RTX51支持最大16个标准任务。

RTX51任务状态：

①运行（RUNNIGN）——当前正在运行的任务处于RUNNING状态，同一时间只有1个任务可以运行。

②就绪（READY）——等待运行的任务处于READY状态，在当前运行的任务退出运行状态后，就绪队列中优先级最高的任务进入到运行状态。

③阻塞（BLOCKED）——等待一个事件的任务处于BLOCKED状态，如果事件发生且优先级比正在运行的任务高，此任务进入运行状态；如果优先级比正在运行的任务低，此任务进入READY状态。

④删除（DELETED）——没有开始的任务处于删除状态。

⑤任务切换——RTX51包含一个事件驱动的任务切换机制，它能够按照任务的优先级进行切换，也就是抢占式多任务系统；另外还有一个可选的时间片轮转切换任务模式，在时间片轮转模式下，同级别的任务是按照时间片分别占用CPU的。RTX51任务有4个优先级：0、1、2可以分配给标准任务，优先级3是为快速任务保留的。每个任务都可以等待事件的发生，而并不增加系统的负担；任务可以等待消息、信号、中断、超时事件或者它们的组合。任务切换是按照一定规则进行的，包括：进入到“就绪”状态的优先级高的任务先执行；如果“就绪”状态的几个任务是同一个优先级，那么最先进入“就绪”状态的先执行。

RTX51任务切换图如图1所示。

◇超时（timeout）：挂起运行的任务指定数量的时间周期。

◇间隔（interval）：类似于超时，但是软件定时器没有复位，典型应用是产生时钟。

◇信号（signal）：用于任务内部同步协调。

◇消息（message）：适用于RTX51 Full，用于信息的交换。我们可以把一个消息交送到一个特定的邮箱。消息由2字节组成，可以是用户按照自己的需求定主的数据，也可以是指向数据的指针。如果邮箱的消息列表满，而且是中断发送消息，这个消息将会丢失；如果是任务发送消息，那么任务将会进入到等待状态，直到邮箱重新有了位置可以接收这一条消息。邮箱是按照FIFO的原则来管理消息的，如果几个任务都在等待接收消息，那么最先进入等待接收队列的将接收消息。一个邮箱最多可以存储8条消息。当邮箱满的时候，最多只能有16个等待任务。