uCOS-II的移植--初学者学习

#include "os_cpu.h" #include "os_cfg.h" #include "ucos_ii.h" #include <reg51.h> #include <string.h>
9
7.1.7 OS_CPU.H
� OS_CPU.H中包括与处理器相关的常量、宏以及类型。
/******************* typedef unsigned typedef unsigned typedef signed typedef unsigned typedef signed typedef unsigned typedef signed typedef float typedef double typedef unsigned char char char int int long long
CPU 系统堆栈 被中止运行的任 务堆栈
……
SP
……
被运行的任务堆栈
……
片外的RAM用来存放任务堆栈，片内 RAM中是系统的公共堆栈，当系统运行某 个任务时，就要把该任务的堆栈映像复制 到系统堆栈中；而在中止这个任务时，再 把系统堆栈中的内容复制回任务堆栈映像 中。
图7-1 系统栈与任务栈的关系
6
7.1.4 uC/OS-II文件结构
用，而不必担心会破坏数据。 � 也就是说，可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后 又可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用， 影响函数中的数据。 � 可重入的代码的实现主要是编程技术，所有嵌入式集成开发环境都能产生 可重入的代码。
int temp; void Swap(int *x, int *y) { temp = *x; *x = *y; *y = temp; }
例如，任务A和任务B都要调用函数 Swap()，而该函数又使用了全局变量 temp。 于是当任务A调用Swap()函数期间，系统发 生了任务切换而使任务 B也调用了Swap()， 那么任务B将要改变全局变量 temp的值，使 任务A传递给全局变量 temp的值丢失而出 现错误。 一般来说，一个可重入函数应该在函数中 只使用局部变量，因为函数的局部变量存 储在任务的堆栈中，所以可保证不同的任 务在调用同一个函数时不会发生冲突。
12
7.1.9 OS_STK_GROWTH
绝大多数的微处理器和微控制器的堆栈是从上往下长的。但是某些处理器 是用另外一种方式工作的。µC/OS-Ⅱ被设计成两种情况都可以处理，只要在 结构常量OS_STK_GROWTH（在OS_CPU.H中） 中指定堆栈的生长方式(如下 所示)就可以了。
�
置OS_STK_GROWTH为0表示堆栈从下往上长。 置OS_STK_GROWTH为1表示堆栈从上往下长。
图7-2 uC/OS-II的文件结构
7
7.1.5 需要修改的关键函数和宏定义
名称
OS_CRITICAL_METHOD OS_STK_GROWTH OS_ENTER_CRITICAL() OS_EXIT_CRITICAL() OSStartHighRdy() OSCtxSw() OSIntCtxSw() OSTickISR() OSTaskStkInit()
数据类型
(与编译器相关的内容) ********************/
int
BOOLEAN; IN32S; FP32; FP64; OS_STK;
10
7.1.7 OS_CPU.H(续)
/ ******************* 与处理器相关的代码 ********************/ #define OS_CRITICAL_METHOD ?? #if OS_CRITICAL_METHOD = = 1 #define OS_ENTER_CRITICAL() ?? #define OS_EXIT_CRITICAL() ?? #endif #if OS_CRITICAL_METHOD = = 2 #define OS_ENTER_CRITICAL() ?? #define OS_EXIT_CRITICAL() ?? #endif #if OS_CRITICAL_METHOD = = 3 #define OS_ENTER_CRITICAL() ?? #define OS_EXIT_CRITICAL() ?? #endif #define OS_STK_GROWTH #define OS_TASK_SW() 1 ???
3
7.1.1移植uC/OS-II满足的条件
� 处理器的C编译器能产生可重入代码。 � 在程序中可以打开或者关闭中断。 � 处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10-100Hz之
间）。 � 处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈（可能达几KB） � 处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器存储和读出到堆栈（或 者内存）的指令。
2
7.1 uc/os-II 操作系统的移植
� 所谓操作系统的移植，是指使一个实时操作系统能够在某个特定的 微处理器平台上运行。 � µCOS-II的主要代码都是由标准的C语言写成的，移植方便。但仍需 要用汇编语言写一些与处理器相关的代码，这是因为µC/OS-Ⅱ在读 写处理器寄存器时只能通过汇编语言来实现。 � 移植的主要工作是修改部分与处理器硬件相关的代码。
功能
处理临界段方式选择 堆栈增长方向 进入临界区 退出临界区 就绪态最高优先级任务运行 任务级任务切换 中断级任务切换 时钟节拍 任务堆栈初始化
表7-1 需要修改的关键函数和宏定义
8
7.1.6 INCLUDES.H
� � � � 使得项目中的每个.c文件不用分别考虑它实际上需要那些头文件。 它会包含一些不相关的头文件 INCLUDES.H 是一个头文件，它在所有的.c文件的第一行被包含。 ” #include “includes.h includes.h”
唯一必要的函数是OSTaskStkInit()，其它九个属于钩子函数，必须得声明但没 必要包含代码。
15
7.1.11.1 OSTaskStkInit()
OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()通过调用OSTaskStkInt()来初始化任务的堆栈 结构，因此，堆栈看起来就像刚发生过中断并将所有的寄存器保存到堆栈中的情形 一样。 编写OSTaskStkInit()函数的第一步就是堆栈设计。需要考虑以下因素: ① CPU自动入栈的寄存器及压栈顺序。 ② 需要额外保存哪些寄存器。 ③ 所采用的编译器对形式参数的传递方法。 ④ 堆栈的增长方向。 ⑤ 堆栈指针是指向下一个可用空间还是指向上次入栈数据。 ⑥ 所采用的CPU是否存在系统堆栈。 ⑦ 堆栈深度。
13
7.1.10 OS_TASK_SW()
� OS_TASK_SW()是一个宏，它是在µC/OS-Ⅱ从低优先级任务切换到最高优先级任务时 被调用的。 �在µC/OS-Ⅱ中，处于就绪状态的任务的堆栈结构看起来就像刚发生过中断并将所有 的寄存器保存到堆栈中的情形一样。换句话说，µC/OS-Ⅱ要运行处于就绪状态的任务 必须要做的事就是将所有处理器寄存器从任务堆栈中恢复出来，并且执行中断的返回。 为了切换任务可以通过执行OS_TASK_SW()来产生中断。大部分的处理器会提供软中断 或是陷阱（TRAP）指令来完成这个功能。 � 例如，在Intel或者80x86处理器上可以使用INT指令。但是中断处理向量需要指向 OSCtxSw()。 � 一些处理器并不提供软中断机制。在这种情况下，用户需要尽自己的所能将堆栈结 当多任务内核决定运行另外的任务时，它保存正 构设置成与中断堆栈结构一样，再用函数调用方式来实现任务切换，也就是说通过函 在运行任务的当前状态，即 CPU寄存器中的全部 数来模仿软中断指令。如#define OS_TASK_SW()内容。这些内容保存在任务的当前状态保存区， OSCtxSw()
嵌入式操作系统原理
1
第七章： uCOS-II的移植
目标: 本章旨在向学员介绍uC/OS-II的 移植，通过本章的学习，学员应 该掌握如下知识： 1)移植uC/OS-II的一般性问题 2)在MCS-51系统上移植uC/OS-II 时的堆栈设计 3)移植的测试
时间：7.0学时 教学方法：讲授PPT+ 练习
也就是任务自己的堆栈区中。入栈工作完成后， 就是把下一个将要运行任务的当前状态从该任务 的堆栈中重新装入 CPU寄存器，并开始下一个任 务的运行，这个过程叫任务切换。
14
7.1.11 OS_CPU_C.C
OS_CPU_C.C文件包含10个C函数：
OSTaskStkInit() OSTaskCreateHook() OSTaskDelHook() OSTaskSwHook() OSTaskIdleHook() OSTaskStatHook() OSTimeTickHook() OSInitHookBegin() OSInitHookEnd() OSTCBInitHook()
#define OS_ENTER_CRITICAL() \ asm(“PUSH PSW”); asm(“DI”);
� 三种实现方法。 方法1: 在 方法2: 方法3:
#define OS_EXIT_CRITICAL() \ 在OS_ENTER_CRITICAL()中调用处理器指令来禁止中断，以及 OS_EXIT_CRITICAL()中调用允许中断指令。 asm(“POP PSW”); void some_ucos_ii_service() { 是先将中断禁止状态保存到堆栈中，然后禁止中断。 OS_CPU_SR cpu_sr; cpu_sr = get_processor_psw(); 有些编译器提供扩展功能，可以得到当前处理器状态字的值。 disable_interrupts(); * µC/OS-II 临界代码段 */ / /* set_processor_psw(cpu_sr); }