實時操作系統µC/OS-II在ARM7上的移植

1 引言

目前，嵌入式系統在家電、移動電話、PDA等各種領域的應用日益廣泛，程序設計也越來越復雜，這就需要采用一個通用的嵌入式操作系統來對其進行管理和控制。移植了操作系統的嵌入式系統開發，可大大減輕程序員的負擔，操作系統提供了多任務的管理功能，只需專注于每個任務的管理。對于不同的應用，可以按照相同的步驟完成系統設計。如果更換硬件平臺，則只需要對操作系統進行少量的移植工作，與硬件無關的應用代碼完全無需修改，同時，可增強代碼的可讀性、可維護性和可擴展性。

µ;C/OS-II是一種專門為微處理器設計的搶占式實時多任務操作系統，具有源代碼公開、可移植性和可靠性高等特點。由于µ;C/OS-II是為嵌入式應用編寫的通用軟件，故在具體應用時需根據不同單片機的特點進行移植，其大部分代碼是用標準C語言所寫，只有與處理器相關的一部分代碼用匯編語言編寫，因而具有很強的移植性，能在從8位到64位單片機以及DSP等超過40種不同構架的微處理器上實現運行。本文主要介紹µ;C/OS-II在Samsung公司的一款ARM7TDMI的嵌入式處理器S3C44B0X上移植應用。

要實現µC/OS-II在S3C44B0X的構建、裁剪和移植，需要有S3C44B0X的編譯器，本文采用的是英蓓特公司推出的EmbestIDE for ARM編譯器。

2 µC/OS-II在S3C44B0X上移植的可行性分析

所謂移植，就是使一個實時內核能在某個微處理器或微控制器上運行。要使µC/OS-II能夠正常運行，處理器必須滿足以下幾個條件：

(1)處理器的C編譯器能產生可重人代碼；

(2)在程序中可以打開或者關閉中斷；

(3)處理器支持中斷，并且能產生定時中斷(通常在l0~l000Hz之間)；

(4)處理器支持能夠容納一定量數據的硬件堆棧；

(5)處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器存儲和讀出到堆棧(或者內存)的指令。Samsung公司的S3C44BOX處理器能夠滿足以上的要求，所以可以將µC/OS-II移植到S3C44B0X上。

3 µC/OS-II在S3C44B0X上移植的概要

µC/OS-II硬件和軟件的體系結構如圖1所示。從圖中可以看出，對µC/OS-II的移植實際上就是對與處理器有關的代碼進行重寫或修改。本文中移植代碼結構由四部分組成，分別是用戶代碼部分、核心代碼部分、設置代碼部分、與處理器相關的移植代碼部分。用戶代碼即應用軟件，用來實現用戶的具體要求，例如本文中和PC機的串口通訊代碼；核心代碼部分, 包含OS_CORE.C、COS_FLAG.C、OS_MBOX.C、OS_MEME.C、OS_Q.C、OS_SEM.C、OS_TASK.C、 OS_TIME.C、µC/OS-II.C、µC/OS-II.H 十個文件；設置代碼部分，即µC/OS-II配置代碼，包含OS_CFG.H、INCLUDES.H 兩個文件，用來配置事件控制塊的數目以及是否包含消息管理相關代碼等；與處理器相關代碼即µC/OS-II要移植的處理器配置代碼，包含 OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C三個文件，在µC/OS-II的移植過程中，用戶所需要關注的就是這部分文件。

圖1 µC/OS-II軟硬件體系結構

4 µC/OS-II在S3C44B0X上移植代碼分析

4.1 OS_CPU.H文件分析

OS_CPU.H包括用#define定義的與處理器有關的常量、宏和類型定義。

（1）定義與編譯器相關的數據類型。

µC/OS-II為了保證可移植性，程序中沒有直接使用int、unsigned int等定義，而是自己定義了一套數據類型，例如，INT8U表示8位無符號整型，INT16U表示16位無符號整型等。對于ARM這樣的32位內核，INT16U是unsigned short型；若是16位的處理器，則是unsigned int型。不能使用bit型變量，把BOOLEAN型定義成unsigned char型。另外S3C44B0X數據寬度和堆棧寬度都是32位，分別將OS_STK和OS_CPU_SR定義成unsigned int型。

（2）義堆棧增長方向

在µC/OS-II中，用OS_STK_GROWTH來設置堆棧的增長方向，OS_STK_GROWTH為0表示堆棧從低地址向高地址增長；OS_STK_GROWTH為l表示堆棧從高地址向低地址增長，其宏定義為：

#define OS_STK_GROWTH l； //堆棧從高地址向低地址增長

#define OS_STK_GROWTH 0； //堆棧從低地址向高地址增長