UC/OS II嵌入式技術

3 主體移植過程

3.1 設置與處理器及編譯器相關的代碼[OS_CPU.H]

不同的編譯器會使用不同的字節長度來表示同一數據類型，所以要定義一系列數據類型以確保移植的正確性。下面是uC/OS II定義的一部分數據類型。

typedef unsigned char BOOLEAN;

typedef unsigned char INT8U;

typedef signed char INT16S;

typedef unsigned int INT16U;

typedef signed int INT16S;

typedef unsigned long INT32U;

typedef signed long INT32S;

typedef float FP32;

typedef double FP64;

typedef unsigned int OS_STK;

typedef unsigned int OS_CPU_SR;

uC/OS II需要先關中斷再訪問臨界區的代碼，并且在訪問完后重新允許中斷。uC/OS II定義了兩個宏來禁止和允許中斷：OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()，本移植實現這兩個宏的匯編代碼。

#define OS_ENTER_CRITICAL()(cpu_sr=OSCPUSaveSR())

#define OS_EXIT_CRITICAL()(OSCPURestoreSR(cpu_sr))

EXPORT OSCPUSaveSR

OSCPUSaveSR

mrs r1,cpsr

mov r0,r1

orr r1,r1,#0xc0

msr cpsr_cxsf,r1

mov pc,lr

EXPORT OSCPURestoreSR

OSCPURestoreSR

msr cpsr_cxsf,r0

mov pc,lr

3.2 用C語言實現與處理器任務相關的函數[OS_CPU_C.C]

OSTaskStkInit()

OSTaskCreateHook()

OSTaskDelHook()

OSTaskSwHook()

OSTaskStatHook()

OSTimeTickHook()

實際需要修改的只有OSTaskStkInit()函數，其他五個函數需要聲明，但不一定有實際內容。這五個函數都是用戶定義的，所以OS_CPU_C.C中沒有給出代碼。如果需要使用這些函數，可以將文件OS_CFG.H中的#define constant OS_CPU_HOOKS_EN設為1，設為0表示不使用這些函數。

OSTaskStkInit()函數由OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調用，需要傳遞的參數是任務代碼的起始地址、參數指針(pdata)、任務堆棧頂端的地址和任務的優先級，用來初始化任務的堆棧，初始狀態的堆棧模擬發生一次中斷后的堆棧結構。堆棧初始化工作結束后，OSTaskStkInit()返回新的堆棧棧頂指針，OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()將指針保存在任務的OS_TCB中。調用OSTaskStkInit()給任務做一個初始的任務上下文堆棧，形狀如圖3。

3.3 處理器相關部分匯編實現

整個uC/OS II移植實現中，只需要提供一個匯編語言文件，提供幾個必須由匯編才能實現的函數。

a)OSStartHighRdy()

該函數在OSStart()多任務啟動之后，負責從最高優先級任務的TCB控制塊中獲得該任務的堆棧指針sp，通過sp依次將CPU現場恢復，此時系統就將控制權交給用戶創建的該任務的進程，直到該任務被阻塞或者被其他更高優先級的任務搶占了CPU。該函數僅僅在多任務啟動時被執行一次，用來啟動第一個，也就是最高優先級的任務執行。

b)OSCtxSw()

該函數是任務級的上下文切換函數，在任務因為被阻塞而主動請求與CPU調度時執行，主要工作是先將當前任務的CPU現場保存到該任務堆棧中，然后獲得最高優先級任務的堆棧指針，從該堆棧中恢復此任務的CPU現場，使之繼續執行，從而完成一次任務切換。

C)OSIntExit()

該函數是中斷級的任務切換函數，在時鐘中斷ISR中發現有高優先級任務在等待時，需要在中斷退出后不返回被中斷的任務，而是直接調度就緒的高優先級任務執行。其目的在于能夠盡快讓高優先級的任務得到響應，保證系統的實時性能。

d)OSTickISR()

該函數是時鐘中斷處理函數，主要任務是負責處理時鐘中斷，調用系統實現的OSTimeTick函數，如果有等待時鐘信號的高優先級任務，則需要在中斷級別上調度其執行。另外兩個相關函數是OSIntEnter()和OSIntExit()，都需要在ISR中執行。

4 測試

至此代碼移植過程已經完成，下一步工作就是測試。測試一個象uC/OS II一樣的多任務實時內核并不復雜，甚至可以在沒有應用程序的情況下測試。換句話說，就是讓這個實時內核在目標板上跑起來，讓內核自己測試自己。這樣做有兩個好處：第一，避免使本來就復雜的事情更加復雜;第二，如果出現問題，可以知道問題出在內核代碼上而不是應用程序。剛開始的時候可以運行一些簡單的任務和時鐘節拍中斷服務例程。一旦多任務調度成功地運行了，再添加應用程序的任務就是非常簡單的工作了。

5 結束語

采用基于ARM9的S3C2410嵌入式微處理器，可以使系統具備高性能的運算能力的同時便于與各種外設連接擴展，簡化了硬件設計，維持小型化的同時降低了系統成本。uC/OS II作為一個源代碼公開的操作系統，在具體應用中穩定可靠，并且支持uIP TCP/IP協議棧、ucGUI等，可擴展性強，功能強大。本系統采ARM9+uC/OS II開發設計，具有精度高、運行穩定、實時性好、抗干擾能力強、性價比高的特點，可以在各種工業場合中廣泛應用，達到了設計的初衷

μC/OS-II作為一個嵌入式實時操作系統，自1992年以來，因其源代碼的完全公開和優越性能，已為眾多的愛好者和開發人員所了解并得到了廣泛應用。μC/OS-II是一個占先式內核，執行時間可確定(即函數的調用與服務的時間是可知的，不依賴于應用程序的大小)，目前最多支持64個任務(8個為系統保留)，總是執行處于就緒態的優先級最高的任務。目前，51系列及其擴展型單片機仍在單片機應用系統占較大比重，因而詳細介紹μC/OS-II在AT89C51上的移植實現過程，解決移植過程中出現的問題，有很大的實用意義。