前段时间总结了Linux下多线程同步机制。今天总结下，在实时操作系统UCOSII下是如何进行任务调度的，以及有哪些任务间的同步、通信机制。
插两句闲话，个人感觉，RTOS只有在对实时性强要求(例如控制类)的产品上才需要使用。物联网相关的嵌入式产品大部分都只需要一个良好的系统架构（可以进行快速开发、利于后期维护修改），该类产品其实并不需要使用RTOS
UCOSII下的任务调度（可以使用OS_Enter_Critical()和OS_Exit_Critical()使能和失能中断，来控制是否进行任务调度）
在Linux下(此处主要讨论pthread所创建的线程，也就是用户态线程)，用户态线程的调度需要自己实现，Linux内核无法对用户态线程进行调度。
在UCOSII下，为了保证实时性，采用了高优先级抢占调度策略（注意：是高优先级抢占，而不是最高优先级抢占）。简单解释一下，也就是说高优先级任务无条件抢占CPU，如果高优先级任务一直未挂起，则低优先级任务将一直不会被执行，且在UCOSII中原则上不能创建两个同优先级的任务。UCOSII使用3种机制来保证高优先级任务(间接调用OS_Sched()进行任务调度)的执行
1、用户主动调用API函数。在用户任务中调用OSFlag_Pend()、OSMboxPend()、OSMutexPend()、OSQPend()、OSSemPend()、OSTaskSuspend()、OSTimeDly()以及OSTimeDlyHMSM()这几个API函数都将间接调用OS_Sched()函数，查找当前就绪表中优先级最高的任务（若当前任务优先级是最高的，且未阻塞挂起，则当前任务依然在就绪表中。若当前任务由于调用这些API阻塞挂起了，则当前任务会从就绪表中移除，再进行后续的查找工作），并调用OS_TASK_SW()函数，立马进行任务切换
在使用OSFlagPOST()、OSMboxPost()、OSMutexPost()、OSQPost()、和OSSemPost()等API时，若存在对应的等待(阻塞挂起)任务，则会将对应的任务加入就绪表，并立马进行任务调度，切换到此时就绪表中优先级最高的任务去运行（这一点与Linux的多线程调度机制不同，Linux需要等待当前任务时间片使用完）
上一张UCOSII下的任务状态图：
2、通过系统时钟(Systick)进行调度。每隔一个系统时钟间隔进行一次任务就绪状态检测，如果检测到有更高优先级的任务处于就绪态，则会进行任务切换。系统时钟间隔应当要适合，太长影响系统实时性，太短则会造成系统花费过多的资源处理定时器中断
3、通过触发外部中断程序进入系统调度。当发生了外部中断，造成系统任务就绪状态变化，在退出中断处理函数时，调用OSIntExit()函数。在这个函数中，如果检测到更高优先级任务处于就绪状态，则调用OSIntCtxSw()函数进行任务切换
注：OSIntEnter()和OSIntExit()是在中断服务程序中应该被调用的，前者用来告诉OS进入中断了，中断嵌套层数加1。后者用来告诉OS退出中断了，中断嵌套层数减1，并进行任务调度
UCOSII下的任务通信、同步机制
在Linux下因为线程间通信都是在应用层加之线程间共享内存空间，所以线程间一般都采用一段共享空间进行通讯，只要选择正确的同步方式保证共享空间操作的原子性即可。但在RTOS中由于涉及硬件和上层应用交互的需求，所以衍生出了更加丰富的通信手段，邮箱、消息队列等(当然这些手段也可以自己在Linux上实现)
下面上一张图，先简单总结下UCOSII下的任务通讯与同步机制
1、信号量（整数型型号量sem。可能导致优先级翻转问题，因为API内部不会暂时提升任务优先级）：
建立信号量的工作，必须在任务启动(start)之前完成
创建：
OS_EVENT *OSSemCreate (INT16U cnt)
cnt为初始值，可看做代表允许cnt个任务同时访问某资源。
若没有可用的ECB则返回空指针等待信号量：
OSSemPend (OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *perr)
若运行到此处，pevent中的cnt为0，该任务将挂起等待信号量，直到该信号量给到此任务一个信号。若运行到此处，cnt非0，则将cnt减一后继续执行该任务
timeout为超时时间，表示该任务进入等待信号量后的挂起时间，时间一到该任务将进入就绪态，若设为0则表示永久等待发送信号量：
INT8U OSSemPost (OS_EVENT *pevent)
调用此API首先会检测pevent信号量是否有被等待，若有被等待，则将等待列表中最高优先级的任务转变为就绪状态，接着会调用OSSched()函数进行任务调度，立即转到此时就绪态中系统优先级最高的任务去执行，若没有任务比当前任务优先级高，则继续执行该任务。若在调用此API时没有任务在等待该信号量，则该信号量的cnt加1放弃信号量等待：
INT8U OSSemPendAbort (OS_EVENT *pevent, INT8U opt, INT8U *perr)
无任务等待pevent信号量则继续执行该任务。若存在任务等待该信号量，且opt为OS_PEND_OPT_BROADCASE，则表示广播方式，释放所有等待该信号量的任务，使其全部变为就绪态，并进行任务调度。若opt为OS_PEND_OPT_NONE则表示将等待该信号量的任务中优先级最高的任务变为就绪态（放弃等待该信号量）并进行任务调度删除信号量：
OS_EVENT *OSSemDel (OS_EVENT *pevent, INT8U opt, INT8U *perr)
opt = OS_DEL_NO_PEND 若是没有等待信号量的任务，则删除该任务
opt = OS_DEL_ALWAYS 不管有没有任务等待，始终删除。若有任务等待则会现将所有等待任务都更新为就绪态。此后再使用OS_Sched()进行任务调度，则会立即转到就绪态中更高优先级的任务去执行
由于ECB控制块数量有限（默认为十个）,所以不用的信号量应该尽快删除无等待的请求一个信号量：
INT16U OSSemAccept (OS_EVENT *pevent)查询一个信号量的当前状态：
INT8U OSSemQuery (OS_EVENT *pevent, OS_SEM_DATA *p_sem_data)重新设置信号量cnt值（一般不用）：
void OSSemSet (OS_EVENT *pevent, INT16U cnt, INT8U *perr)
2、互斥信号量（二值型型号量mutex。能解决任务优先级翻转问题，API内部暂时提升当然任务优先级）：
创建：
OS_EVENT *OSMutexCreate (INT8U prio, INT8U *perr)
prio：空闲的较高优先级（一般将最高优先级保留在此处使用），用于暂时提升任务优先级
perr：存放出错的信息等待互斥型信号量：
void OSMutexPend (OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *perr)
pevent：等待的信号量
timeout：等待超时时间，0值为永久等待
perr：存放出错的信息释放互斥型信号量：
INT8U OSMutexPost (OS_EVENT *pevent)
pevent：释放的信号量无阻塞请求互斥型信号量：
BOOLEAN OSMutexAccept (OS_EVENT *pevent, INT8U *perr)
调用此API会立即返回，不会根据信号量的状态而阻塞。返回值0表示信号量不可用，返回1表示得到互斥型信号量
pevent：请求的互斥型信号量
perr：存放出错信息查询互斥型信号量当前状态：
INT8U OSMutexQuery (OS_EVENT *pevent, OS_MUTEX_DATA *p_mutex_data)
返回查询出错码
pevent：需要查询的信号量
p_mutex_data：存放查询到的信号量状态信息
3、事件标志组
预先设定好N个事件，当N个事件都达成时，才进入下一步操作
创建：
OS_FLAG_GRP *OSFlagCreate (OS_FLAGS flags, INT8U *perr)
flags：创建事件标志中的初始值
perr：存放出错信息
创建完后才可使用此事件标志组等待事件标志组信号：
OS_FLAGS OSFlagPend (OS_FLAG_GRP *pgrp, OS_FLAGS flags, INT8U wait_type, INT16U timeout, INT8U *perr)
pgrp：某个事件标志组地址
flags：过滤器，用于表示哪几位有效条件才成立。例如：（OS_FLAGS）3，表示请求低2位的信号
wait_type：如何算有效。OS_FLAG_WAIT_CLR_ALL（过滤器所有位为0），OS_FLAG_WAIT_SET_ALL（过滤器所有位为1），OS_FLAG_WAIT_CLR_ANY（过滤器任意位为0），OS_FLAG_WAIT_SET_ANY（过滤器任意位为1）。若再加上OS_FLAG_CONSUME则表示有效后清除过滤位的信号（一般配合SET使用，不加此，若任务只需要一次信号，则可以不加此）
timeout：超时时间，0表示永久不超时
perr：存放出错信息向事件标志组发信号：
OS_FLAGS OSFlagPost (OS_FLAG_GRP *pgrp, OS_FLAGS flags, INT8U opt, INT8U *perr)
pgrp：某个事件标志组地址
flags：选择需要发送的信号，例如：（OS_FLAGS）1给最低位发信号
opt：选择发送置1还是置0信号，OS_FLAG_SET置1信号，flags位置1。OS_FLAG_CLR置0信号，flags位置0
perr：存放出错信息不等待事件标志组（若过滤器事件并不成立也不挂起当前任务）：
OS_FLAGS OSFlagAccept (OS_FLAG_GRP *pgrp, OS_FLAGS flags, INT8U wait_type, INT8U *perr)
pgrp：某个事件标志组地址
flags：过滤器，用于表示哪几位有效条件才成立。例如：（OS_FLAGS）3，表示请求低2位的信号
wait_type：如何算有效。OS_FLAG_WAIT_CLR_ALL（过滤器所有位为0），OS_FLAG_WAIT_SET_ALL（过滤器所有位为1），OS_FLAG_WAIT_CLR_ANY（过滤器任意位为0），OS_FLAG_WAIT_SET_ANY（过滤器任意位为1）。若再加上OS_FLAG_CONSUME则表示有效后清除过滤位的信号（一般配合SET使用，不加此，若任务只需要一次信号，则可以不加此）
perr：存放出错信息删除事件标志组（）：
OS_FLAG_GRP *OSFlagDel (OS_FLAG_GRP *pgrp, INT8U opt, INT8U *perr)
pgrp：某个事件标志组地址
opt：opt值为OS_DEL_NO_PEND表示当前若没有任务阻塞等待此标志组时，删除此标志组。若有任务等待则不做处理，继续运行当前任务。值为OS_DEL_ALWAYS表示不管当前标志组是否有任务等待，都删除该标志组。若有任务等待则会现将所有等待任务都更新为就绪态。此后再使用OS_Sched()进行任务调度，则会立即转到就绪态中更高优先级的任务去执行
perr：存放出错信息查询事件标志组的当前事件标志状态：
OS_FLAGS OSFlagQuery (OS_FLAG_GRP *pgrp, INT8U *perr)
pgrp：某个事件标志组地址
perr：存放出错信息
4、邮箱（可看做是信号量的升级版，可以实现一个任务向另一个任务发送一个指针变量）
创建：
OS_EVENT *OSMboxCreate (void *pmsg)
pmsg：传入需要传递的消息指针，在创建邮箱的同时将此消息放入邮箱中，不想在创建时候就传入消息，或者只想将邮箱当成信号量来使用可以填入NULL等待邮件：
void *OSMboxPend (OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *perr)
此处需要强调，此API返回一个邮件指针，若指针非空则表示取出了邮箱中的消息
若邮箱中没有邮件则此任务会被挂起，直到等待超时，或用了Post发出邮件（在post中会将等待列表中最高优先级的任务转为就绪态，并进行调度运行，但超时只会将任务转变为就绪态，并不进行调度）。
pevent：邮箱地址
timeout：等待超时时间，超时后任务将由挂起转为就绪态（但不立即进行调度），0值为永久等待
perr：存放出错信息无等待查询邮件：
void *OSMboxAccept (OS_EVENT *pevent)
pevent：待查询的邮箱地址
若存在邮件则返回邮件地址，若不存在邮件则继续运行，不挂起当前任务发送邮件：
INT8U OSMboxPost (OS_EVENT *pevent, void *pmsg)
pevent：邮箱地址
pmsg：邮件地址（邮件地址，需要为一个固定地址，局部变量的地址可能导致BUG）放弃等待邮件：
INT8U OSMboxPendAbort (OS_EVENT *pevent, INT8U opt, INT8U *perr)
pevent：邮箱地址
opt：值为OS_ERR_NONE，表示将等待任务列表中优先级最高的置为就绪态，放弃此次等待。OS_ERR_PEND_ABORT，表示所有等待任务都变为就绪态。最后都将进行任务调度，调用就绪态中最高优先级的任务去运行
perr：存放出错信息查询一个邮箱的当前状态：
INT8U OSMboxQuery (OS_EVENT *pevent, OS_MBOX_DATA *p_mbox_data)
pevent：邮箱地址
p_mbox_data：邮箱信息地址（邮箱信息将填入此地址中）删除邮箱：
OS_EVENT *OSMboxDel (OS_EVENT *pevent, INT8U opt, INT8U *perr)
pevent：邮箱地址
opt：opt若为OS_DEL_NO_PEND表示若当前没有任务等待则删除此邮箱，若有任务等待则填写错误信息，当前任务继续运行。若为OS_DEL_ALWAYS则表示强制删除此邮箱，所有等待列表中的任务都将变为就绪态，并进行任务调度，运行就绪态中优先级最高的任务
perr：存放出错信息
5、消息队列（可以看做是邮箱的升级版，可以实现从一个任务向另一个任务发送多个指针变量，也就是说用消息队列传递，在接收处可以用while全部接收完，而且每个指针所指向的数据结构变量也可以有所不同）
创建（返回队列地址）:
OS_EVENT *OSQCreate (void **start, INT16U size)
需要先定义一个存放消息指针的指针数组void *MyQueryMsg[SIZE]
start：此处填入该指针数组的地址，用于存放消息指针
size：填入队列所能存放数据的最大值
例：myquery = OSQCreate(MyQueryMsg, SIZE);等待消息队列中的消息：
void *OSQPend (OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *perr)
返回msg的地址（根据POST的方式（FIFO或LIFO）来获得msg）
pevent：消息队列地址
timeout：等待超时时间，时间到后任务进入就绪态（但不立即进行任务调度）
perr：存放出错信息无等待地从一个消息队列中取得消息：
void *OSQAccept (OS_EVENT *pevent, INT8U *perr)
pevent：消息队列地址
perr：存放出错信息向消息队列发送一个消息（FIFO）：
INT8U OSQPost (OS_EVENT *pevent, void *pmsg)
pevent：消息队列地址
pmsg：需要发送的消息地址，注意不要使用临时变量的地址，极可能出现BUG向消息队列发送一个消息（后进先出LIFO）：
INT8U OSQPostFront (OS_EVENT *pevent, void *pmsg)
同上清空一个消息队列：
INT8U OSQFlush (OS_EVENT *pevent)
pevent：消息队列地址查询一个消息队列状态：
INT8U OSQQuery (OS_EVENT *pevent, OS_Q_DATA *p_q_data)
pevent：消息队列地址
p_q_data：存放消息队列信息的结构体变量删除一个消息队列：
OS_EVENT *OSQDel (OS_EVENT *pevent, INT8U opt, INT8U *perr)
pevent：消息队列地址
opt：opt若为OS_DEL_NO_PEND表示若当前没有任务等待则删除此队列，若有任务等待则填写错误信息，当前任务继续运行。若为OS_DEL_ALWAYS则表示强制删除此队列，所有等待列表中的任务都将变为就绪态，并进行任务调度，运行就绪态中优先级最高的任务
利用闲暇时间封装的UCOSii事件库：
https://github.com/avalonLZ/Libraries/tree/master/C/ucosii
