基于S3C44BOX用中斷方式在μC/OS-Ⅱ上實現多任務通信

引言

當今，各種嵌入式的電子產品已經深入到我們生活的方方面面，嵌入式操作系統也已成為最熱門的話題之一，其中免費型的實時操作系統μC/OS-Ⅱ因其可移植、可固化、可裁剪、可確定性等特點，已經成功的應用在很多商業產品上。在嵌入式操作系統中，對中斷的處理分為兩個部分：面向應用的編程接口部分和面向底層的處理部分，因為涉及這兩部分的文件眾多，關聯復雜，對軟硬件的熟悉程度要求較高，較之查詢方式編寫程序過程相應也要復雜一些，所以以往大多數應用都使用查詢方式來進行數據通信。但使用中斷方式可以提高處理器的工作效率以及提高對實時數據的處理實效，文章將著重討論如何用中斷方式在嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ上實現多任務通信。

S3C44BOX簡介及ARMSDT215仿真環境簡介

S3C44BOX 是SAMSUNG公司推出的一款微處理器芯片，采用了ARM7TDM I內核，0.25μm工藝的CMOS標準宏單元和存儲編譯器[2]。它的低功耗精簡和出色的全靜態設計特別適用于對成本和功耗敏感的應用。 S3C44BOX采用了一種新的總線結構SAMBAII（SAMSUNGARMCPU嵌入式控制器總線結構）。S3C44BOX最突出的特點是它的CPU 核采用了ARM公司的16/32位ARM7TDMIRISC結構（主頻66MHz）。S3C44BOX通過提供全面的、通用的片上外設，大大減少了系統電路中除處理器以外的元器件配置，從而最小化系統的成本。ARMSDT（the ARMSoft ware Development Toolkit）是ARM公司推出的集成開發工具，由一整套應用程序、支持文檔和例子構成，其目的是方便用戶在ARM芯片上進行應用軟件的開發。可以用來編寫和調試ARM系列RISC處理器的應用程序，可以對C、C++或ARMassembly語言程序進行編譯和調試。

實時操作系統μC/OS_Ⅱ及其在S3C44BOX上的移植

μC/OS_ Ⅱ是一個占先式實時多任務內核，該內核屬于搶占式，可以管理64個任務，但有8個任務保留以備將來使用，因此用戶的應用程序最多可有56個任務。 μC/OS_Ⅱ是完全可剝奪型的實時內核，即它總是運行就緒條件下優先級最高的任務。μC/OS_Ⅱ在S3C44BOX上的移植實質是指使μCOS_Ⅱ這個實時操作系統能夠在S3C44BOX這個微處理器平臺上運行。μC/OS_Ⅱ的絕大部分源碼是用移植性很強的ANSIC寫的，只有與微處理器硬件相關的部分是用匯編語言寫的，所以整個移植工作可以分為兩部分：一部分是設置與處理器和編譯器相關的代碼，另一部分是編寫與操作系統相關的函數。μC/OS_Ⅱ 的全部源代碼量大約是5500行，源碼清晰易讀、結構協調，所以在將μC/OS_Ⅱ移植到S3C44BOX處理器上時，只需要修改以下幾處：

在OSCPU.H文件中：與編譯器相關的數據類型、堆棧的增長方向、定義S3C44BOX上實現開關中斷的兩個函數OSENTERCRITICAL（）和OSEXITCRITICAL（）和其他相關宏定義等；

在 OSCPUC.C文件中：根據S3C44BOX的特定結構改寫任務堆棧初始化函數OSTaskStkInit（）、編寫5個hook函數 OSTaskCreateHook（）、OSTaskDelHook（）、OSTaskSwHook（）、OSTaskStatHook（）、 OSTimeTickHook（）：

在OSCPUA.ASM文件中：用匯編語言改寫4個與處理器相關的函數OSStartHighRdy（）、OSTASKSW（）、OSIntCtxSw（）、OSTickISR（）。

用中斷方式在μC/OS_Ⅱ上進行多任務通信系統的實現

以基于S3C44BOX實現串口和網絡接口的透明數據傳輸接口板設計為例，介紹用中斷方式實現多任務通信的實現。

硬件設計部分

硬件部分是由S3C44BOX、2Mbyte的FlashHY29LV160、8Mbyte的同步SDRAMK4S641632、MAX232接口芯片、 RTL8019網絡芯片組成。通過串口可以與近距離設備進行通信，網口則是對基于網絡的遠程控制器件提供接口，然后由嵌入式系統來實現對該設備的遠程監控。系統結構如圖1。

圖1 硬件結構圖

硬件設計中，HY29LV160、RTL8019、K4S641632F的片選腳分別和S3C44BOX的引腳GCS0、GCS3、GCS6相連，因此這幾個外圍芯片的起始地址分別為0x00000000、0x06000000、0x0c000000。

軟件設計部分

軟件部分的主程序主要有三個任務，任務1是調用時間延時函數，它的優先級設置為最低，其作用是在沒有串/網口任務時使LC/OS2進行一次任務調度，從而去執行下一個優先級最高的就緒態任務。任務2是對已在串口中斷處理程序中判斷了類型的接收數據進行相對應的處理。任務3則是對網口接收數據進行處理。此設計用中斷方式來實現多任務通信的思想就是在中斷處理程序中將數據接收下來，回到任務中再進行處理，這樣可以避免查詢方式中占用單個任務太多時間的缺點，從而讓多任務通信進行得更迅速，更有效。

整個程序采用匯編語言和C語言編寫，主要由三部分組成：與S3C44BOX硬件有關的初始化程序、應用主程序、修改過的LC/OS2源程序。該軟件設計部分用來實現數據交換、遠程控制、智能管理等功能。網口部分涉及到另一個重要內容嵌入式TCP/IP協議，因篇幅有限，只具體介紹串口部分，網口的實現方法與之相似。