【多任务】教你用c写多任务系统

手机上GIF图片和JPG图片没区别

要学习写多任务os必须得先了解一些知识
需要先看下我之前写过的一个关于函数调用的教程http://tieba.baidu.com/p/3422836606?pid=60597208037&cid=0#60597208037
大概说一下，函数在调用过程中会将相关的内容压栈保护，在返回时会出栈恢复
其中在压栈过程中有一个操作是将eip寄存器压栈，这个寄存器是一个code指针，也就是说指向了下一条要运行的指令地址。在函数调用结束指向RET时会将此寄存器恢复，那么就找到了原先调用之前的函数中应该运行的下一条指令的地址了。
这个寄存器非常有用，也是实现多任务的关键，但是在windows保护机制下禁止操作该寄存器（在单片机等非保护模式中要简单的多），因此是通过计算esp堆栈偏移来寻找的。
PS:该寄存器经常被黑客用来指定程序执行自己的关键代码。
要实现多任务的原理是这样的：
1、给每个任务开辟一个任务堆栈，用来保存当前系统堆栈中所有的内容（各个寄存器，堆栈指针，eip内容等等）
2、给每个任务进行初始化，将相应信息填入任务堆栈中
3、开启定时器（分片轮询机制），在定时器中断中将当前任务的系统堆栈上下文中内容搬运到对应的任务堆栈中，将下一个任务堆栈中的内容搬运到系统堆栈上下文中
4、在主函数中恢复堆栈esp和所有寄存器，然后指向ret，跳转到当前系统堆栈中eip指向的代码地址（跳转），随之循环该操作

看不了GIF的看这楼
其实就是很简单的分别有ABC打出来

代码在此，200行不到，非常简单，有部分注释
#include <stdio.h>
#include <windows.H>
#include <mmsystem.h>
#pragma comment(lib,"winmm.lib")
#define TASK_STK_SIZE 2048
#define TASKS_N 10
#define OS_TICKS_PER_SEC 100
typedef unsigned int OS_STK;
typedef unsigned long INT32U;
typedef struct os_tcb
{
OS_STK *OSTCBStkPtr;
struct os_tcb *OSTCBNext;
}OS_TCB;
OS_STKTaskStk[TASKS_N][TASK_STK_SIZE];
HANDLE mainhandle;
CONTEXT Context;
BOOLEAN FlagEn = 1;
OS_TCB OSTCB[3];
OS_TCB *OSTCBCur;
void OSIntCtxSw(void)
{
OS_STK *sp;
sp = (OS_STK *)Context.Esp;//得到主线程当前堆栈指针
//在堆栈中保存相应寄存器。
*--sp = Context.Eip;//先保存eip
*--sp = Context.EFlags;//保存efl
*--sp = Context.Eax;
*--sp = Context.Ecx;
*--sp = Context.Edx;
*--sp = Context.Ebx;
*--sp = Context.Esp;//此时保存的esp是错误的，但OSTCBCur保存了正确的
*--sp = Context.Ebp;
*--sp = Context.Esi;
*--sp = Context.Edi;
OSTCBCur->OSTCBStkPtr = (OS_STK *)sp;//保存当前esp
OSTCBCur = OSTCBCur->OSTCBNext;//得到当前就绪最高优先级任务的tcb
sp = OSTCBCur->OSTCBStkPtr;//得到重新执行的任务的堆栈指针
//恢复所有处理器的寄存器
Context.Edi = *sp++;
Context.Esi = *sp++;
Context.Ebp = *sp++;
Context.Esp = *sp++;//此时上下文中得到的esp是不正确的
Context.Ebx = *sp++;
Context.Edx = *sp++;
Context.Ecx = *sp++;
Context.Eax = *sp++;
Context.EFlags = *sp++;
Context.Eip = *sp++;
Context.Esp = (unsigned long)sp;//得到正确的esp
SetThreadContext(mainhandle, &Context);//保存主线程上下文
}
void CALLBACK OSTickISR(unsigned int a,unsigned int b,unsigned long c,unsigned long d,unsigned long e)
{
if(!FlagEn)
return;//如果当前中断被屏蔽则返回
SuspendThread(mainhandle);//中止主线程的运行，模拟中断产生.但没有保存寄存器
if(!FlagEn)
{//在suspendthread完成以前，flagEn可能被再次改掉
ResumeThread(mainhandle);//模拟中断返回，主线程得以继续执行
return;//如果当前中断被屏蔽则返回
}
GetThreadContext(mainhandle, &Context);//得到主线程上下文，为切换任务做准备
OSIntCtxSw();//由于不能使用中断返回指令，所以此函数是要返回的
ResumeThread(mainhandle);//模拟中断返回，主线程得以继续执行
}
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos)
{
INT32U *stk;//console 下寄存器为32位宽
stk = (INT32U *)ptos; /* Load stack pointer */
*--stk = (INT32U)pdata; /* Simulate call to function with argument */
*--stk = (INT32U)0x00000000;//子程序是从当前esp＋4处取得传入的参数，所以此处要空出4个字节
*--stk = (INT32U)task; /* Put pointer to task on top of stack */
*--stk = (INT32U)0x00000202;/* EFL = 0X00000202*/
*--stk = (INT32U)0xAAAAAAAA; /* EAX = 0xAAAAAAAA */
*--stk = (INT32U)0xCCCCCCCC; /* ECX = 0xCCCCCCCC */
*--stk = (INT32U)0xDDDDDDDD; /* EDX = 0xDDDDDDDD */
*--stk = (INT32U)0xBBBBBBBB; /* EBX = 0xBBBBBBBB */
*--stk = (INT32U)0x00000000; /* ESP = 0x00000000 esp可以任意，因为 */
*--stk = (INT32U)0x11111111; /* EBP = 0x11111111 */
*--stk = (INT32U)0x22222222; /* ESI = 0x22222222 */
*--stk = (INT32U)0x33333333; /* EDI = 0x33333333 */
return ((OS_STK *)stk);
}
void task1(void *pParam)
{
while(1)
{
printf("A");
Sleep(500);
}
}
void task2(void *pParam)
{
while(1)
{
printf("B");
Sleep(500);
}
}
void task3(void *pParam)
{
while(1)
{
printf("C");
Sleep(500);
}
}
void VCInit(void)
{
HANDLE cp,ct;
Context.ContextFlags = CONTEXT_CONTROL;
cp = GetCurrentProcess();//得到当前进程句柄
ct = GetCurrentThread();//得到当前线程伪句柄
DuplicateHandle(cp, ct, cp, &mainhandle, 0, TRUE, 2);//伪句柄转换,得到线程真句柄
}
void OSStartHighRdy(void)
{
_asm{
mov ebx, [OSTCBCur];//OSTCBCur结构的第一个参数就是esp
mov esp, [ebx];//恢复堆栈
popad;//恢复所有通用寄存器，共8个
popfd;//恢复标志寄存器
ret;//ret 指令相当于pop eip 但保护模式下不容许使用eip
;//永远都不返回
}
}
int main(void)
{
VCInit();
OSTCB[0].OSTCBStkPtr = OSTaskStkInit(task1, NULL, &TaskStk[0][TASK_STK_SIZE-1]);
OSTCB[0].OSTCBNext = &OSTCB[1];
OSTCB[1].OSTCBStkPtr = OSTaskStkInit(task2, NULL, &TaskStk[1][TASK_STK_SIZE-1]);
OSTCB[1].OSTCBNext = &OSTCB[2];
OSTCB[2].OSTCBStkPtr = OSTaskStkInit(task3, NULL, &TaskStk[2][TASK_STK_SIZE-1]);
OSTCB[2].OSTCBNext = &OSTCB[0];
OSTCBCur = OSTCB;
timeSetEvent(1000/OS_TICKS_PER_SEC, 0, OSTickISR, 0, TIME_PERIODIC);
OSStartHighRdy();
return 0;
}

找到bug了
犯了个超低级错误
printf是不可重入函数。。。
加了开关中断宏就好了
现在OK了

新代码如下
#include <stdio.h>
#include <windows.H>
#include <mmsystem.h>
#pragma comment(lib,"winmm.lib")
#define DISABLE_INTERRUPT() FlagEn=0
#define ENABLE_INTERRUPT() FlagEn=1
#define TASK_STK_SIZE 2048
#define TASKS_N 10
#define OS_TICKS_PER_SEC 100
typedef unsigned int OS_STK;
typedef unsigned long INT32U;
typedef struct os_tcb
{
OS_STK *OSTCBStkPtr;
struct os_tcb *OSTCBNext;
}OS_TCB;
OS_STKTaskStk[TASKS_N][TASK_STK_SIZE];
HANDLE mainhandle;
CONTEXT Context;
BOOLEAN FlagEn = 1;
OS_TCB OSTCB[3];
OS_TCB *OSTCBCur;
void OSIntCtxSw(void)
{
OS_STK *sp;
sp = (OS_STK *)Context.Esp;//得到主线程当前堆栈指针
//在堆栈中保存相应寄存器。
*--sp = Context.Eip;//先保存eip
*--sp = Context.EFlags;//保存efl
*--sp = Context.Eax;
*--sp = Context.Ecx;
*--sp = Context.Edx;
*--sp = Context.Ebx;
*--sp = Context.Esp;//此时保存的esp是错误的，但OSTCBCur保存了正确的
*--sp = Context.Ebp;
*--sp = Context.Esi;
*--sp = Context.Edi;
OSTCBCur->OSTCBStkPtr = (OS_STK *)sp;//保存当前esp
OSTCBCur = OSTCBCur->OSTCBNext;//得到当前就绪最高优先级任务的tcb
sp = OSTCBCur->OSTCBStkPtr;//得到重新执行的任务的堆栈指针
//恢复所有处理器的寄存器
Context.Edi = *sp++;
Context.Esi = *sp++;
Context.Ebp = *sp++;
Context.Esp = *sp++;//此时上下文中得到的esp是不正确的
Context.Ebx = *sp++;
Context.Edx = *sp++;
Context.Ecx = *sp++;
Context.Eax = *sp++;
Context.EFlags = *sp++;
Context.Eip = *sp++;
Context.Esp = (unsigned long)sp;//得到正确的esp
SetThreadContext(mainhandle, &Context);//保存主线程上下文
}
void CALLBACK OSTickISR(unsigned int a,unsigned int b,unsigned long c,unsigned long d,unsigned long e)
{
if(!FlagEn)
return;//如果当前中断被屏蔽则返回
SuspendThread(mainhandle);//中止主线程的运行，模拟中断产生.但没有保存寄存器
if(!FlagEn)
{//在suspendthread完成以前，flagEn可能被再次改掉
ResumeThread(mainhandle);//模拟中断返回，主线程得以继续执行
return;//如果当前中断被屏蔽则返回
}
GetThreadContext(mainhandle, &Context);//得到主线程上下文，为切换任务做准备
OSIntCtxSw();//由于不能使用中断返回指令，所以此函数是要返回的
ResumeThread(mainhandle);//模拟中断返回，主线程得以继续执行
}
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos)
{
INT32U *stk;//console 下寄存器为32位宽
stk = (INT32U *)ptos; /* Load stack pointer */
*--stk = (INT32U)pdata; /* Simulate call to function with argument */
*--stk = (INT32U)0x00000000;//子程序是从当前esp＋4处取得传入的参数，所以此处要空出4个字节
*--stk = (INT32U)task; /* Put pointer to task on top of stack */
*--stk = (INT32U)0x00000202;/* EFL = 0X00000202*/
*--stk = (INT32U)0xAAAAAAAA; /* EAX = 0xAAAAAAAA */
*--stk = (INT32U)0xCCCCCCCC; /* ECX = 0xCCCCCCCC */
*--stk = (INT32U)0xDDDDDDDD; /* EDX = 0xDDDDDDDD */
*--stk = (INT32U)0xBBBBBBBB; /* EBX = 0xBBBBBBBB */
*--stk = (INT32U)0x00000000; /* ESP = 0x00000000 esp可以任意，因为 */
*--stk = (INT32U)0x11111111; /* EBP = 0x11111111 */
*--stk = (INT32U)0x22222222; /* ESI = 0x22222222 */
*--stk = (INT32U)0x33333333; /* EDI = 0x33333333 */
return ((OS_STK *)stk);
}
void task1(void *pParam)
{
while(1)
{
DISABLE_INTERRUPT();
printf("A");
ENABLE_INTERRUPT();
Sleep(100);
}
}
void task2(void *pParam)
{
while(1)
{
DISABLE_INTERRUPT();
printf("B");
ENABLE_INTERRUPT();
Sleep(100);
}
}
void task3(void *pParam)
{
while(1)
{
DISABLE_INTERRUPT();
printf("C");
ENABLE_INTERRUPT();
Sleep(100);
}
}
void VCInit(void)
{
HANDLE cp,ct;
Context.ContextFlags = CONTEXT_CONTROL;
cp = GetCurrentProcess();//得到当前进程句柄
ct = GetCurrentThread();//得到当前线程伪句柄
DuplicateHandle(cp, ct, cp, &mainhandle, 0, TRUE, 2);//伪句柄转换,得到线程真句柄
}
void OSStartHighRdy(void)
{
_asm{
mov ebx, [OSTCBCur];//OSTCBCur结构的第一个参数就是esp
mov esp, [ebx];//恢复堆栈
popad;//恢复所有通用寄存器，共8个
popfd;//恢复标志寄存器
ret;//ret 指令相当于pop eip 但保护模式下不容许使用eip
;//永远都不返回
}
}
int main(void)
{
VCInit();
OSTCB[0].OSTCBStkPtr = OSTaskStkInit(task1, NULL, &TaskStk[0][TASK_STK_SIZE-1]);
OSTCB[0].OSTCBNext = &OSTCB[1];
OSTCB[1].OSTCBStkPtr = OSTaskStkInit(task2, NULL, &TaskStk[1][TASK_STK_SIZE-1]);
OSTCB[1].OSTCBNext = &OSTCB[2];
OSTCB[2].OSTCBStkPtr = OSTaskStkInit(task3, NULL, &TaskStk[2][TASK_STK_SIZE-1]);
OSTCB[2].OSTCBNext = &OSTCB[0];
OSTCBCur = OSTCB;
timeSetEvent(1000/OS_TICKS_PER_SEC, 0, OSTickISR, 0, TIME_PERIODIC);
OSStartHighRdy();
return 0;
}

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厉害啊！绝对厉害！！！

不明觉厉

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高手