ucos任务栈大小计算,如何高效定义栈空间大小!

简介: ucos任务栈大小计算,如何高效定义栈空间大小!

在使用ucos时,首先需要创建任务,但是如果单片机RAM空间有限的情况下,如何能确保创建的任务栈既能满足任务需求,又避免任务栈浪费呢?

其实ucos在设计的时候,考虑到了这一点。ucos自带两个任务,其优先级分别为最低和次低,分别为IDLE任务和STATISTICS任务,其中STATISTICS任务便是可以统计各任务的CPU使用率,也就是任务栈使用情况,因此,我们可以借用该统计任务的函数来统计各任务的栈使用情况。

函数OS_TaskStatStkChk()

这个函数在统计任务函数OS_TaskStat()中被调用,用来统计各任务的cpu使用率。

void  OS_TaskStatStkChk (void)
{
    OS_TCB      *ptcb;
    OS_STK_DATA  stk_data;
    INT8U        err;
    INT8U        prio;

    for (prio = 0u; prio <= OS_TASK_IDLE_PRIO; prio++) {
        err = OSTaskStkChk(prio, &stk_data);
        if (err == OS_ERR_NONE) {
            ptcb = OSTCBPrioTbl[prio];
            if (ptcb != (OS_TCB *)0) {                               /* Make sure task 'ptcb' is ...   */
                if (ptcb != OS_TCB_RESERVED) {                       /* ... still valid.               */

该函数中又调用了一个函数
err = OSTaskStkChk(prio, &stk_data);
其中,prio为需要统计的任务的优先级,&stk_data为统计结果存放的结构体。这个结构体比较简单,定义为:

typedef struct os_stk_data 
{
    INT32U  OSFree;                         /* Number of free entries on the stack                     */
    INT32U  OSUsed;                         /* Number of entries used on the stack                     */
} OS_STK_DATA;

OSFree为未使用的栈空间大小,OSUsed为已使用的栈空间大小。根据此我们可以判断出任务栈的使用情况。

统计举例

我在一个运行的任务(该任务优先级为5)中调用该函数并在该函数语句处打断点。
err = OSTaskStkChk(5, &stk_data);
待程序运行到此处时,通过观察&stk_data中的值,可以看到该任务栈的实际使用情况。

下图为通过观测窗口观察到的使用情况。

image.png

可以看到OSFree的值为11OSUsed的值为37,因为我定义的该任务堆栈大小为48,因此,此时CPU使用率为
usage = 37/48 = 77 %
也就是说当我定义栈空间为48时,能够保证任务运行且不会造成栈溢出,同时,有将近25%的栈空间剩余。

任务栈单位及设定原则

ucos规定,任务栈的单位为OS_STK,根据不同平台有不同的位宽定义,我是用的M0核定义为32位,也就是4字节宽度。因此,上面例子中定义的任务栈为48时,实际栈空间大小为
size = 48 * 4 = 192 Byte
关于定义栈空间原则,以任务使用率占用最大栈空间50%-80%为优,太小会造成空间浪费,太大会造成栈溢出。因此,上例中我们测试实际使用为37,则我们就可以定义该任务栈空间大小为
37 / 0.8 = 46.25
因此我定义为48

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