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        uC/OS-II在凌陽單片機SPCE061A上的移植

        作者: 時間:2013-10-16 來源:網絡 收藏
        引 言:
          目前,實時操作系統已廣泛應用于工業控制的各個領域。uC/OS-II作為一個實時內核,由于其源碼公開、代碼規范,廣受開發人員的喜愛。是凌陽公司繼u’nSPTM系列產品SPCE500A等之后新推出的一款16位單片機,內部集成A/D、D/A等多種接口電路,能很方便地嵌入工業控制的各種場合。更重要的是,其內嵌2K字的SRAM和32K的Flash ROM,因此,在不需要擴展外部存儲器的情況下就可以實現uC/OS-II系統的移植。

        1 uC/OS-II實時操作系統介紹

          uC/OS-II是一種專門為微控制器設計的搶占式實時多任務操作系統,它以源代碼的形式給出。其內核主要提供進程管理、時間管理、內存管理等服務。系統最多支持56個任務,每個任務均有一個獨有的優先級。由于其內核為搶先式,所以總是處于運行態最高優先級的任務占用CPU。系統提供了豐富的API函數,實現進程之間的通信以及進程狀態的轉化。

        2 uC/OS-II系統結構分析與移植

          uC/OS-II的軟件體系結構如圖1所示。從圖1中可以看到,如果要使用uC/OS-II, 必須為其編寫OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM三個文件。這三個文件是與芯片的硬件特性有關的,它們主要提供任務切換與系統時鐘的功能。其它文件用C寫成,它們為系統提供任務管理、任務之間通信、時間管理以及內存管理等功能。

        眾所周知,uC/OS-II是一個多任務操作系統。既然是多任務,就需要解決任務切換的問題。任務切換是在進行系統移植過程需要解決的最主要的問題。由于任務切換涉及到對芯片寄存器的操作,所以它主要用匯編語言寫成,因此,對于不同的單片機,其任務切換的代碼是不同的;但是只要理解其原理,就能舉一反三,以不變應萬變。下文將重點講解任務切換的原理。多任務系統在運行時每個任務好像獨立占用CPU一樣,因此系統必須為每個任務開辟一塊內存空間作為該任務的任務堆棧。該堆棧的作用是保存任務被切換前時CPU各寄存器的值以及系統堆棧的數據。根據以上討論,可總結出在進行任務切換時需要完成的工作,主要步驟如下:   ① 將當前任務CPU所有的寄存器壓棧;
          ② 將CPU系統堆棧的數據全部拷貝到當前任務的任務堆棧中;
          ③ 得到下一個處于運行態優先級最高的任務的任務堆棧的指針;
          ④ 恢復下一個任務的CPU寄存器的值;
          ⑤ 恢復下一個任務的系統堆棧中的數據;
          ⑥ 通過中斷返回指令或函數返回指令,間接修改PC寄存器的值來進行任務切換。

          在為編寫任務切換代碼時需要注意的是:在每次發生中斷后都會產生任務調度,但在中斷結束后進行的任務切換,不能調用普通任務切換函數,這是因為在中斷過程中往往伴隨將CPU的狀態寄存器壓棧操作。以為例,在中斷后,芯片將PC和SR寄存器的值壓入堆棧,因此,在中斷結束后進行的任務切換中必須對堆棧指針進行調整。

          在系統移植過程中另一個較為重要的部分是系統時鐘。要求系統能產生10~100Hz的時鐘節拍。該時鐘節拍由硬件定時器產生。仍以為例,可選用時基信號TMB2產生128Hz中斷,作為系統時鐘節拍的產生源。系統時鐘中斷服務子程序用匯編語言寫成,由于其主要功能在用C編寫的子函數中實現,因此,編寫該服務子程序的難度不大。


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