基于在MSP430单片机的ucos移植

中南民族大学

毕业论文(设计)

学院：电子信息工程学院

专业：通信工程年级：2008

题目: 基于MSP430的μC/OS-II 移植

学生姓名：刘建龙学号：08073078 指导教师姓名: 吴银琴职称: 讲师

2012年月日

中南民族大学本科毕业论文（设计）原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

年月日

注：本页放在学位论文封面后，目录前面

目录

1 引言 (1)

2 uCOS-II介绍 (3)

2.1 uCOS-II简介 (3)

2.2 在MSP430 上使用uCOS-II 的意义 (4)

3 uCOS-II在MSP430F149单片机上的移植 (4)

3.1 MSP430f149简介 (4)

3.2 uCOS-II的移植条件和软硬件结构 (5)

3.3 任务切换 (6)

3.4 时钟管理 (7)

4 实时任务的编写 (8)

4.1 数据采集 (8)

4.2 串口传送 (9)

4.3 系统软件 (9)

4.4系统硬件与系统调试 (10)

5 总结 (12)

致谢 (13)

参考文献 (14)

基于在MSP430单片机的μC/OS-II移植

摘要：嵌入式操作系统在嵌入式系统设计中处于核心地位,而TI公司的MSP430系列单片机以其超低功耗著称,广泛的应用于三表、医疗设备、便携仪器等开发中.本文以MSP430f149为嵌入式实时系统微处理器,以μC/OS-Ⅱ为嵌入式实时操作系统内核,通过硬件的扩展和软件的功能扩充,实现了一个基本完整的嵌入式实时操作系统, 并在此基础上设计了一个数据采集与显示系统，采集模块实现采集模拟信号送至控制器。显示模块实现数据传送到上位机并实时显示。

关键词：μC/OS-II；MSP430F149；数据采集与显示；

Based on the single chip microcomputer MSP430 μ

C/OS-II transplantation

Abstract : Embedded operating system at the heart of embedded system design ，TI's MSP430 MCU is widely used in the three tables, medical equipment, portable instrumentsor for its ultra low-power,.In this paper,make MSP430f149 as RTOS MCU and μC/O S- ⅡRTOS's kernel. And throughing the extension of the hardwareand software to achieve a basic integrity of the RTOS, and on this basis, design a data acquisition and display system. The acquisition module to acquire an analog signal to the controller. Display module to achieve the data transfer to the host computer and real-time display.

Key words:μC / OS-II; MSP430F149; the data collection and display system

1 引言

目前，实时操作系统已广泛应用于工业控制的各个领域。嵌入式系统开始于20世纪80年代单片机使用。现在已经渗透到各个领域，且与人们的人常生活密不可分，给人们的生活和工业生产带来极大的方便。同时，随着电子技术的进步，芯片的制造成本大大降低，而功能却更加强大，16位和32位的嵌入式微处理器逐渐成为嵌入式系统设计的主流。但是，只有嵌入式微处理器是不够的，还需要有一个运行于嵌入式微处理器上的操作系统。而且操作系统要有良好的可移植性，能够用在根据应用要求选择的微处理器中。uCOS-II作为一个实时内核，由于其源代码公开、代码规范、价格便宜（用于教学与学习时免费），已受到越来越多开发人员的喜爱。

MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。

在传统的编程方法中不能在中断服务程序中进行复杂的数据处理，因为这会使得关中断时间过长。所以经常采用的方法是置一标志位，然后退出中断。由于主程序是循环执行的，所以它总有机会检测到这一标志并转到数据处理程序中去。但是因为无法确定发生中断时程序到底执行到了什么地方，也就无法判断要经过多长时间数据处理程序才会执行，中断响应时间无法确定，系统的实时性不强。

为了研究单片机支持多任务、并行、实时操作，以及移植的稳定性，可靠性等，本论文在介绍uCOS-II和MSP430单片机相关知识的基础上，以数据采集与上位机传输系统为实验，从软件移植和硬件开发两方面，结合理论与实际，验证了uCOS-II实时操作系统移植在MSP430F149的可行性及稳定性。

2 uCOS-II介绍

2.1 uCOS-II简介

μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的功能十分强大，它支持56 个用户任务。其内核为占先式，支持信号量、邮箱、消息队列等多种常用的进程间通信机制，现已成功的应用到各种商业嵌入式系统中，是一个成熟稳定的实时内核。更为重要的一点是与大多商用RTOS 不同，μC/OS-Ⅱ公开所有的源代码，而且μC/OS-Ⅱ90%的代码使用标准的ANSI C 语言书写，程序可读性强、移植性好；它可免费获得，即使商业应用也只收取少量的许可费用。

同时μC/OS-Ⅱ是一个占先式的内核，即已经准备就绪的高优先级任务可以剥夺正在运行的低优先级任务的ＣＰＵ使用权。这个特点使得它的实时性比非占先式的内核要好。通常都是在中断服务程序中使高优先级任务进入就绪态(例如使用发送信号的方法)，退出中断服务程序后，将进行任务切换，高优先级任务被执行[1]。它是一个基于优先级的实时操作系统。每一个任务必须具有不同的优先级(分析它的源码会发现，μC/OS-Ⅱ把任务的优先级当作任务的标识来使用，如果优先级相同，任务将无法区分)。进入就绪态的优先级最高的任务首先得到CPU的使用权，只有等它交出CPU的使用权后，其他任务才可以被执行。所以只能说它是多任务，不能说是多进程，至少不是人们所熟悉的那种多进程。

μC/OS-Ⅱ的这种特性是好是坏，主要看从什么角度来判断了。显而易见，如果只考虑实时性，它当然比分时系统好，它可以保证重要任务总是优先占有CPU。但是在应用系统中，重要任务毕竟是有限的，这就使得划分其他任务的优先权变成了一个让人费神的问题。另外，有些任务交替执行反而对用户更有利。例如，用单片机控制两小块显示屏时，无论是编程者还是使用者肯定希望它们同时工作，而不是显示完一块显示屏的信息以后再显示另一块显示屏的信息。这时候，要是μC/OS-Ⅱ既能支持优先级法又能支持时间片轮转法就更好了[2]。

μC/OS-Ⅱ对共享资源提供了保护机制。正如前文所述，μC/OS-Ⅱ是一个支持多任务的操作系统。一个完整的程序可以划分成几个任务，不同的任务执行不同的功能。这样，一个任务就相当于模块化设计中的一个子模块。在任务中添加代码时，只要不是共享资源就不必担心互相之间有影响。不过使用μC/OS-Ⅱ时，必须对所开发的系统了解清楚，才能选择对某种共享资源是否使用信号量[3]。