3μcos_II在InfineonC164CI十六位單片機上的移植實現(xiàn)

引 言

μc/osII功能強大，支持56個用戶任務(wù)，其內(nèi)核為占先式，支持信號量、郵箱、消息隊列等多種常用的進程間通信機制。現(xiàn)已成功應(yīng)用到眾多商業(yè)嵌入式系統(tǒng)中，是一個成熟穩(wěn)定的實時內(nèi)核。與大多商用RTOS不同的是 μc/osII公開所有的源代碼，90% 的代碼使用標準的ANSIC語言書寫，程序可讀性強，移植性好，同時它可免費獲得，即使商業(yè)應(yīng)用也只收取少量的許可費用。因此，對μc/osII實時操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)研究、開發(fā)、應(yīng)用具有重要意義。Infineon C164CI-8EM 處理器是一款非常優(yōu)秀的16位單片機，CPU的體系片上集成了以部件：64KB OTP存儲器，2KB 的片上RAM ，16位3/6通道PWM，8通道10位A/D，定時器單元，比較/ 捕捉單元。能夠與常用的外圍設(shè)備實現(xiàn)無縫連接，功能強大，目前在汽車領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。

μc/osII實時操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)



圖 1 說明了μc/osII的軟硬件體系結(jié)構(gòu)。應(yīng)用程序處于整個系統(tǒng)的頂層，每個任務(wù)都可以認為自己獨占了CPU，因而可以設(shè)計成為一個無限循環(huán)。μc /osII處理器無關(guān)的代碼提供了μc/osII的系統(tǒng)服務(wù)，應(yīng)用程序可以使用這些API函數(shù)進行內(nèi)存管理、任務(wù)間通信及創(chuàng)建、刪除任務(wù)等。

大部分的μc/osII代碼是使用ANSIC語言書寫的，因此μc/osII的可移植性好，然而仍需要使用C和匯編語言寫一些處理器相關(guān)代碼μc/osII的移植需要滿足以下要求:

①處理器的C編譯器可以產(chǎn)生可重人代碼。

②可以使用C調(diào)用進入和退出臨界區(qū)代碼。

③處理器必須支持硬件中斷，并且需要一個定時中斷源。

④處理器需要能夠容納一定數(shù)據(jù)的硬件堆棧。

⑤處理器需要有能夠在CPU寄存器與內(nèi)存和堆棧交換數(shù)據(jù)的指令。

Infineon C164CI-8EM 處理器完全滿足上述要求。

實時內(nèi)核μc/osII在InfineonC164CI-8EM 處理器上的移植

我們使用KEIL 編譯器，移植μc/osII主要包括以下幾個步驟：

(1)設(shè)置OS_CPU. H 中與處理器和編譯器相關(guān)的代碼
與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型
typedef unsigned char BOOLEAN；/* 布爾量*/
typedef unsigned char INT8U；/*8位無符號數(shù)*/
typedef signed char INT8S；/*8位有符號數(shù)*/
typedef unsigned short INT16U；/*16位無符號數(shù)*/
typedef signed short INT16S；/*16位有符號數(shù)*/
typedef unsigned long INT32U；/*32 位無符號數(shù)*/
typedef signed long INT32S；/*32 位有符號數(shù)*/
typedef unsigned int OS_STK；/* 堆棧入口寬度位16位*/
與C164 處理器相關(guān)的代碼
#define OS_EXIT_CRITICAL() (IEN= 1) /* 開中斷，退出臨界區(qū)*/
#define OS_ENTER_CRITICAL() (IEN= 0) /* 開中斷，退出臨界區(qū)*/
#define OS_STK_GROWTH 1 /*堆棧由高地址向低地址增長*/

(2)用C語言編寫6個操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)
(OS_CPU_C.C)
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)
(void *pd)，void *pdata，OS_STK *ptos，
INT16Uopt)
{
INT16U*stk;
INT32Uusr;
INT16Upage;
INT16Uoffset;
INT16Udata_pag;
INT16Udata_pof;
opt = opt;
data_pag = (INT16U)_pag(pdata);
data_pof = (INT16U)_pof(pdata);
stk = (INT16U*)ptos;
*stk-- = data_pag;
*stk-- = data_pof;
*stk-- = (INT16U)_seg(task);
*stk-- = (INT16U)_sof(task);
usr = (INT32U)stk;
offset = (INT16U)((((usr) 0x3FFF)- 10) | 0x4000);
*stk-- = offset;
page = (INT16U)(usr >> 0x000E);
*stk-- = page;
*stk-- =(INT16U)0x0800;
*stk-- = (INT16U)_sof(task);
* st k - - = ( IN T 1 6U) _ se g ( t a sk ) ;
OSTaskBuildStk(page，offset，data_pag，
data_pof);
return ((OS_STK *)stk);
}

后5 個函數(shù)是鉤子函數(shù)，可以不加代碼
OSTaskCreateHook (OS_TCB *ptcb)；
OSTaskDelHook (OS_TCB *ptcb)；
OSTaskSwHook (void)；
OSTaskStatHook (void)；
OSTimeTickHook (void)；

（3）用匯編語言編寫4 個與處理器相關(guān)的函數(shù)（O S_ CPU. A SM）多任務(wù)啟動函數(shù)中調(diào)用的函數(shù)：
OSStartHighRdy( )，該函數(shù)由OSStar（）函數(shù)調(diào)用，功能是運行優(yōu)先級最高的就緒任務(wù)。任務(wù)切換函數(shù)：OSCtxSw()，該函數(shù)的功能是實現(xiàn)任務(wù)級的任務(wù)切換。中斷任務(wù)切換函數(shù)：OSIntCtxSw()，該函數(shù)的功能是實現(xiàn)中斷級的任務(wù)切換。時鐘節(jié)拍服務(wù)函數(shù)：OSTickISR()，該函數(shù)提供一個時鐘資源來實現(xiàn)時間的延時和期滿功能。

完成上述工作后，μc/osII就可以運行在C164CI上運行了。

測試、編寫驅(qū)動和應(yīng)用程序

做完以上工作以后，就要測試移植的是否正確測試一個μc/osII實時內(nèi)核并不復(fù)雜，就是讓這個實時內(nèi)核在自己的目標板上跑起來。開始時，可以運行一些簡單的任務(wù)和時鐘節(jié)拍中斷任務(wù)，如果調(diào)試成功功就可以在上面添加應(yīng)用程序。

μc/osII 移植完成以后，就要在這個實時內(nèi)核之上編寫接口驅(qū)動程序. 由于嵌入式操作系統(tǒng)體積更小，功能更強，且快速穩(wěn)定，更具有針對性，因此不像其它操作系統(tǒng)那樣，對系統(tǒng)的所有接口設(shè)備都需要驅(qū)動、管理、調(diào)度和監(jiān)視。由于嵌入式產(chǎn)品是針對特殊的用途而設(shè)計的，有很強的專一性。因此，在編寫驅(qū)動程序時內(nèi)容更精簡，更具有穩(wěn)定性，編寫出的驅(qū)動模塊更小。

編寫駱動程序應(yīng)完成以下基本功能；

①對設(shè)備初始化和釋放；

②把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)；

③讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù)；

④檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤。實現(xiàn)了以上功能以后，一個嵌入式操作系統(tǒng)就基本構(gòu)成了。

完成了μc/osII的移植和驅(qū)動程序的編寫

以后，利用操作系統(tǒng)提供的A PI函數(shù)編寫應(yīng)用程序，調(diào)用μc/osII中與應(yīng)用程序相關(guān)的系統(tǒng)服務(wù)。調(diào)試通過后，固化到目標板上，這個嵌入式應(yīng)用軟件就完成了。

結(jié)束語

本文完成了μc/osII在C164CI十六位單片機上的移植，經(jīng)調(diào)試后系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為用戶的應(yīng)用項目搭建了一個很好的開發(fā)平臺。