(4)定時器管理。主要實現(xiàn)任務的延時，當設置的延時時間到且任務沒有等待別的資源時，將任務的狀態(tài)置為就緒。

由圖1可知，硬件RTOS的工作過程如下：

(1)在應用程序中調(diào)用系統(tǒng)服務。

(2)系統(tǒng)調(diào)用的接口函數(shù)將功能代碼和參數(shù)傳給硬件部分的輸入寄存器。

(3)硬件部分執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用。

(4)在硬件邏輯執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用的過程中，可以接收外部事件的異步請求，因此，硬件部分執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用過程中可能轉(zhuǎn)向以下不同的處理過程：

①若外部事件請求使中斷任務就緒，則向處理器發(fā)出要求任務切換的硬件中斷請求。

②若系統(tǒng)調(diào)用使高優(yōu)先級的任務就緒，則硬件部分向處理器發(fā)出要求任務切換的硬件中斷請求。

③硬件部分完成系統(tǒng)調(diào)用功能，則采用中斷形式通知處理器并回送處理結果。

(5)中斷處理函數(shù)完成任務切換。

(6)處理器執(zhí)行新任務。

2 μC/OS-II任務管理硬件設計

任務管理是RTOS的核心，本文首先對μC/OS-II任務管理模塊進行了硬件設計，其他的模塊可以依托任務管理展開。μC/OS-II任務管理主要包括建立任務、刪除任務、掛起任務、恢復任務、查詢?nèi)蝿蘸腿蝿照{(diào)度等。其中建立任務、刪除任務、掛起任務、恢復任務和查詢?nèi)蝿帐峭ㄟ^系統(tǒng)調(diào)用形式交給用戶調(diào)用的；而任務調(diào)度是交給系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用的，用戶不能直接調(diào)用它。因此，本文將任務管理分成系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的硬件實現(xiàn)和任務調(diào)度器硬件實現(xiàn)2部分。

2.1 任務管理系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的硬件設計

μC/OS-II的任務由3部分組成：即任務程序代碼、任務堆棧、任務控制塊TCB(Task Control Block)。TCB把任務代碼和任務堆棧進行關聯(lián)而使三者成為一個整體。
??? 任務管理系統(tǒng)調(diào)用的硬件實現(xiàn)電路如圖2所示。參數(shù)1是建立任務時，寫入TCB的任務代碼段地址、任務優(yōu)先級、任務的參數(shù)指針和分配給任務的堆棧棧頂指針等任務運行和管理的信息；參數(shù)2是分配給任務的ID號。每個任務依據(jù)任務的ID號對應一個TCB。

在圖2中，任務管理系統(tǒng)調(diào)用的硬件實現(xiàn)電路主要由分配器、選擇器和TCB寄存器組成。

(1)分配器。建立任務和刪除任務時，分配器根據(jù)任務的ID號選擇建立任務的信息送到對應的輸出通道上，分配器的輸出端與多路選擇器的一路輸入端直連，即參數(shù)1被送到了選擇器的輸入端，作為一路輸入。掛起任務和恢復任務時，分配器根據(jù)任務的ID號，將任務的狀態(tài)送到對應TCB的狀態(tài)寄存器中。

(2)選擇器。選擇器的輸入端分別是建立任務時要送給 TCB的數(shù)據(jù)（參數(shù)1）和刪除任務時要送給TCB的數(shù)據(jù)（系統(tǒng)初始值），數(shù)據(jù)輸出端與一個TCB塊直連。建立信號有效時，選擇參數(shù)1寫入TCB，建立任務完成；否則，寫入系統(tǒng)的初始值覆蓋TCB信息，即任務被刪除。掛起和恢復任務只需根據(jù)任務的ID號找到相應的TCB并修改其狀態(tài)寄存器的值。二值選擇器的輸入端是0和1，可以分別表示任務的等待和就緒狀態(tài)。

(3)TCB寄存器。在軟件實現(xiàn)的RTOS中，空閑TCB塊和已占用的TCB塊分別以空閑任務鏈表和任務鏈表的形式常駐內(nèi)存。但是基于鏈表的軟件算法并不適合直接采用硬件高效實現(xiàn)，因為只有讀取鏈表的前一個表項的內(nèi)容后，才能獲得后續(xù)表項的地址，限制了硬件并行的開發(fā)。因此，本文將TCB的數(shù)據(jù)結構全部采用片內(nèi)的寄存器資源實現(xiàn)，從而節(jié)省了鏈表的查找時間，提高了系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行效率。

2.2 任務調(diào)度器的硬件設計

μC/OS-II進行任務調(diào)度的思想是，每時每刻總是讓優(yōu)先級最高的就緒任務處于運行狀態(tài)。為了實現(xiàn)高效的調(diào)度算法，采用組合電路實現(xiàn)硬件調(diào)度器，如圖3所示。以優(yōu)先級為選擇條件，將TCB中的狀態(tài)寄存器直接與調(diào)度器相連接。這樣，只要任務的優(yōu)先級或任務的狀態(tài)有一個發(fā)生改變，就會立刻引發(fā)一次任務的的重新調(diào)度。

圖3中，數(shù)據(jù)分配器與TCB寄存器中的狀態(tài)寄存器RDY輸出端直連，使用優(yōu)先級PRI作為選擇條件，將RDY的就緒態(tài)（RDY=‘1’）分配到不同的輸出通道上。寄存器REG_X接收數(shù)據(jù)分配器輸出通道的輸出值并按位存儲。將所有的REG_X寄存器按位進行或運算，結果送寄存器PRI_REG。如圖4所示，優(yōu)先級寄存器PRI_REG的位數(shù)對應系統(tǒng)中任務的個數(shù)，寄存器PRI_REG某位為1就表示相應優(yōu)先級的任務處于就緒態(tài)，且低位的優(yōu)先級依次高于高位的優(yōu)先級。譯碼器從寄存器讀取PRI_REG的值進行譯碼，送出處于就緒態(tài)且優(yōu)先級最高的任務。比較器PRI_COMP以任務的ID號為索引，任務的優(yōu)先級PRI為比較內(nèi)容。將每個任務的優(yōu)先級與譯碼找到的就緒態(tài)的最高優(yōu)先級相比較，若相同，則輸出任務的ID號，否則輸出0。最后將所有比較器PRI_COMP的輸出做或運算，即得到處于就緒態(tài)的優(yōu)先級最高任務的ID號。