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FreeRTOS是一款开源的专为小型嵌入式系统设计的可扩展的实时内核，已经被移植到STC最新的STC32G12K128单片机上了。在STC官网上给出了以STC32G实验箱为平台的FreeRTOS演示范例，该范例充分展示了FreeRTOS的特色、STC32G单片机的性能和STC32G实验箱的功能。 通常将单片机程序分为两大类：常见的裸机程序和RTOS程序。本系列文章计划以FreeRTOS为例，由浅入深地介绍RTOS的基本概念和如何进行RTOS编程。 本文介绍单片机前后台任务编程中出现的库函数不可重入问题 一、前言 STC32GFreeRTOS入门（1）介绍的“后台任务”是一个连续执行的过程，这在自然界中也是一个常见的现象。比如天气一年年周而复始地变化，春夏秋冬四季轮回不止，比如我们每天工作学习，吃饭睡觉，一天一天的过日子，这些就是气候和生活的“后台任务”，构成了气候和生活的基本生命背景。 但是气候和生活最精彩的部分却不是这些“后台任务”，而是中断后台任务的进程，突然插入的片段，比如台风来了，所到之处天摇地动，比如你的手机响了，接到的电话会立马产生影响，快乐？忧愁？无限可能。 这种中断事物当前的运行，临时处理新事件的过程在操作系统的术语中被称为“前台任务”。前台任务的特点是只执行一个比较短的时间，有开始，有结束，唯独不能像“后台任务”那样无限循环没完没了。 在计算机运行过程中，每个中断处理都是典型的“前台任务”，中断服务程序（ISR）就是对应各个前台任务的任务函数。 既然前台任务中断了后台任务，那么前台任务执行过后后台任务能不能继续顺利地执行，两者会不会互相影响，这个问题对于不同的单片机，不同的编译器和不同的编程方法，结论是不同的。 由于教科书一般只介绍成功的例子：后台任务被中断后能继续正确运行，前后台任务互相没有影响，下面就介绍一些不成功的例子。 二、前台任务 （1）单片机最有特色的机制就是中断，中断编程是单片机编程中最重要的内容。STC8H系列单片机有丰富的中断资源，其中定时器中断是最基本的，本文用定时器0产生每秒100次的中断，演示作为前台任务的效果。下图是具体的范例程序： （2）其中第37行到43行的初始化程序将定时器0设定在10毫秒的中断周期。对于STC8051系列单片机，单片机中断有两级开关，首先一个是总中断开关EA，第50行就是打开中断总开关，其次对于每一个能产生中断的片上设备，都有一个中断允许位，只有设置了这个中断允许位，该设备才能产生中断。第43行程序就是允许定时器0产生中断。 为了避免意外，当单片机加电冷复位是，所有的设备中断和总中断都是关闭的，用到谁，打开谁。 （3）为了专门显示前台任务的效果，第54行到第57行后台任务就只是一个空循环，什么事都不做。 （4）第61行到第71行是定时器0的中断服务程序（前台任务函数），在C51语言，用户用“interrupt”关键字指明中断号，这里是1号中断。 作为前台任务的中断，是由单片机硬件产生的，中断服务程序是由硬件调用的，因此前台任务函数没有调用参数，也没有返回值。前台任务函数名可以是任意的，但在整个程序中必须是唯一的。 （5）前台任务首先将节拍计数变量“Tick0”加1，然后每当Tick0的值为100的整倍数时，用“printf”库函数输出Tick0变量的值。
下面的视频是前台任务执行的效果。 三、前后台任务
（6）我们已经看到了单独的后台任务和单独的前台任务的运行效果，如果我们在一个程序中将前后台任务组合在一起，其效果会不会像教科书中介绍的那样前后台任务独立正确的运行呢？下图是完整的前后台任务程序： （7）下面是前后台任务程序在STC8H的运行结果视频：
从视频可以看到，前台任务每1秒钟的输出都是正常的，但是每次从串口输入两个数让后台任务做加法时，后台任务的输入输出都是错误的。
（8）下面是运行效果的截屏： 出错的现象奇奇怪怪，出错的不是单片机，也不是程序员，出错的原因是“printf”这个库函数。
（9）结论：对于STC8H单片机，使用Keil的C51编译器，“printf”这个库函数不能在前后台任务中同时使用，因为C51的库函数“printf”是不可重入的。 下面是本文范例程序： | 
发表于 2023-8-6 13:45:57
发表于 2023-8-6 22:14:05
