嵌入式实时操作系统实验报告

嵌入式操作系统实验报告系别：班级：学号：姓名：2013.12实验一嵌入式开发环境的建立一、实验目的通过此实验系统，读者可以了解嵌入式实时操作系统uC/OS-II 的内核机制和运行原理。

本实验系统展示了uC/OS-II 各方面的管理功能，包括信号量、队列、内存、时钟等。

在各个实验中具体介绍了uC/OS-II 的相关函数。

读者在做实验的同时能够结合理论知识加以分析，了解各个函数的作用和嵌入式应用程序的设计方法，最终对整个uC/OS-II 和嵌入式操作系统的应用有较为清楚的认识。

二、实验步骤1. 安装集成开发环境LambdaEDU集成开发环境LambdaEDU 的安装文件夹为 LambdaEDU ，其中有一个名为“Setup.exe”的文件，直接双击该文件便可启动安装过程。

具体的安装指导请看“LambdaEDU 安装手册.doc”文件。

当 LambdaEDU 安装完毕之后，我们看到的是一个空的界面，现在就开始一步一步地将我们的实验项目建立并运行起来。

2. 建立项目为了我们的实验运行起来，需要建立1 个项目基于x86 虚拟机的标准应用项目。

通过点击“文件”、“新建”、“项目”开始根据向导创建一个项目。

在随后出现的对话框中选择“Tool/标准应用项目”，点击下一步，开始创建一个标准的可执行的应用程序项目。

在随后出现的对话框中填入项目名称“ucos_x86_demo”。

点击“下一步”。

选择“pc386 uC/OS-II 应用(x86)”作为该项目的应用框架。

点击“下一步”选择“pc386_elf_tra_debug”作为该项目的基本配置。

点击“完成”。

新创建的项目“ucos_x86_demo”将会被添加到项目列表。

src 文件夹下保存了该项目中包含的源文件。

ucos2 文件夹中包含了移植到x86 虚拟机的全部代码。

init.c 文件是基于ucos2和本虚拟机的一个应用程序。

在进行ucos2 内核实验中，只需要替换init.c 文件，即可。

文件名不限，但是文件名中最好不要使用英文符号和数字以外的其他字符，3. 构建项目到这里，项目配置全部完成。

接下来就可以进行构建项目了。

第一次构建本项目，在此项目上点击右键，选择“重建BSP 及项目”。

即可开始构建。

之后弹出的对话框显示了构建的进度。

可以点击“在后台运行”，以隐藏该对话框在构建的同时，在右下角的“构建信息”视图输出构建过程中的详细信息：注：“重新构建”将本项目中的全部源代码进行一次完全的编译和连接，花费时间较多。

“构建项目”则仅仅将新修改过的源代码进行编译和连接，花费时间最少。

“重建BSP及项目”，不但要完成“重新构建”的全部工作，另外还要编译与该项目有关的的LambdaEDU 中内置的部分代码，花费时间最多。

但是在项目刚建立后，第一次构建时需要选择“重建BSP 及项目”。

以后的构建中选择“重新构建”或“构建项目”即可。

另外，在替换了源代码中的文件后，需要选择“重新构建”来完成该项目的构建。

4. 配置虚拟机和目标机代理(1) 制作X86启动盘在 LambdaEDU 中依次点击“工具”、“Bochs”、“制作虚拟机启动映象”。

对启动盘进行一些参数设置后（如下图所示），系统将自动为你生成一个PC 虚拟机的启动盘映像。

(2) 配置虚拟机选择使用的网络适配器（网卡）后，点击“确定”完成配置。

注意：如果计算机上有多网卡，请将其他网卡停用（包括 VMware 虚拟机添加的虚拟网卡）。

(3) 创建目标机代理配置好虚拟机后，创建目标机代理：点击LambdaEDU 左下方窗口中绿色的十字符号，在弹出的窗口中选择“基于TA 的连接方式”，并点击“下一步”。

在弹出的“新目标机连接配置中”的这些参数，应该与之前制作启动盘时设置的参数一致。

注意：名字：输入目标机的名字（缺省是 default），注意如果和现有目标机重名的话，改个名字。

连接类型：默认选择 UDPIP地址：这里输入目标机（在本实验系统中是虚拟机）的 IP地址；最后点击“确定”，在目标机管理窗口中，可以看到新增加了一个名为default 的目标机节点(4) 调试应用启动虚拟机。

虚拟机启动后的画面如下（其中显示的IP 地址创建虚拟机启动盘时填入的IP 地址）中设置的IP 地址）：在成功完成构建的项目ucos_x86_demo 中的“pc386_elf_tra_debug”上点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“调试”，启动调试器调试生成的程序：第一次进行调试/运行，需要选择目标机，如下图，选择“Default”，点击“确定”，开始向目标机（虚拟机）下载应用程序。

程序下载完成后，会弹出一个“确认透视图切换”对话框，选择“是”，切换到调试透视图。

调试的界面如下：点击绿色的按钮，全速运行。

注意：全速运行后，程序不能够被暂停和停止。

三、实验过程中遇到的问题及体会在设置IP地址时，要求该IP地址与本计算机在同一个子网中，同时要求该IP地址没有被网络上其他计算机使用。

此外，通过构建开发环境，处次体验到了嵌入式开发工作的乐趣。

实验二任务的基本管理一、实验目的1.理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程；2.掌握uC/OS-II 中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起、解挂任务）；3. 熟练使用uC/OS-II 任务管理的基本系统调用。

二、实验原理及程序结构1. 实验设计为了展现任务的各种基本状态及其变迁过程，本实验设计了Task0、Task1 两个任务：任务Task0 不断地挂起自己，再被任务Task1 解挂，两个任务不断地切换执行。

通过本实验，读者可以清晰地了解到任务在各个时刻的状态以及状态变迁的原因。

2. 运行流程描述如下：（1）系统经历一系列的初始化过程后进入boot_card()函数，在其中调用ucBsp_init()进行板级初始化后，调用main()函数；（2）main()函数调用OSInit()函数对uC/OS-II 内核进行初始化，调用OSTaskCreate 创建起始任务TaskStart；（3）main()函数调用函数OSStart()启动uC/OS-II 内核的运行，开始多任务的调度，执行当前优先级最高的就绪任务TaskStart；（4）TaskStart 完成如下工作：a、安装时钟中断并初始化时钟，创建2 个应用任务；b、挂起自己(不再被其它任务唤醒)，系统切换到当前优先级最高的就绪任务Task0。

之后整个系统的运行流程如下：●t1 时刻，Task0 开始执行，它运行到t2 时刻挂起自己；●t2 时刻，系统调度处于就绪状态的优先级最高任务Task1 执行，它在t3 时刻唤醒Task0，后者由于优先级较高而抢占CPU；●Task0 执行到t4 时刻又挂起自己，内核调度Task1 执行；●Task1 运行至t5 时刻再度唤醒Task0；●……3. µC/OS-Ⅱ中的任务描述一个任务通常是一个无限的循环，由于任务的执行是由操作系统内核调度的，因此任务是绝不会返回的，其返回参数必须定义成void。

在μC/OS-Ⅱ中，当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态，当前任务的CPU 使用权就会被抢占，高优先级任务会立刻得到CPU 的控制权（在系统允许调度和任务切换的前提下）。

μC/OS-Ⅱ可以管理多达64 个任务，但目前版本的μC/OS-Ⅱ有两个任务已经被系统占用了（即空闲任务和统计任务）。

必须给每个任务赋以不同的优先级，任务的优先级号就是任务编号（ID），优先级可以从0 到OS_LOWEST_PR10-2。

优先级号越低，任务的优先级越高。

μC/OS-Ⅱ总是运行进入就绪态的优先级最高的任务。

4. 源程序说明(1) TaskStart任务TaskStart 任务负责安装操作系统的时钟中断服务例程、初始化操作系统时钟，并创建所有的应用任务：UCOS_CPU_INIT(); /* Install uC/OS-II's clock tick ISR */UCOS_TIMER_START(); /*Timer 初始化*/TaskStartCreateTasks(); /* Create all the application tasks */OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);具体负责应用任务创建的TaskStartCreateTasks 函数代码如下，它创建了两个应用任务Task0 和Task1：void TaskStartCreateTasks (void){INT8U i;for (i = 0; i < N_TASKS; i++) // Create tasks{TaskData[i] = i; // Each task will display itsown information}OSTaskCreate(Task0, (void *)&TaskData[0], &TaskStk[0][TASK_STK_SIZE - 1], 5); OSTaskCreate(Task1, (void *)&TaskData[1], &TaskStk[1][TASK_STK_SIZE - 1], 6);}TaskStart 任务完成上述操作后将自己挂起，操作系统将调度当前优先级最高的应用任务Task0 运行。

(2) 应用任务应用任务Task0 运行后将自己挂起，之后操作系统就会调度处于就绪状态的优先级最高的任务，具体代码如下：void Task0 (void *pdata){INT8U i;INT8U err;i=*(int *)pdata;for (;;){printf("Application tasks switched %d times!\n\r",++count);printf("TASK_0 IS RUNNING..............................................................\n\r");printf("task_1 is suspended!\n\r");printf("**************************************************\n\r");err=OSTaskSuspend(5); // suspend itself}}应用任务Task1 运行后将Task0 唤醒，使其进入到就绪队列中：void Task1 (void *pdata){INT8U i;INT8U err;i=*(int *)pdata;for (;;){OSTimeDly(150);printf("Application tasks switched %d times!\n\r",++count);printf("task_0 is suspended!\n\r");printf("TASK_1 IS RUNNING..............................................................\n\r");printf("**************************************************\n\r");OSTimeDly(150);err=OSTaskResume(5); /* resume task0 */}}三、运行及观察应用输出信息按照本实验手册第一部分所描述的方法建立应用项目并完成构建，当我们在LambdaEDU 调试器的控制下运行构建好的程序后，将看到在μC/OS-Ⅱ内核的调度管理下，两个应用任务不断切换执行的情形：四、本实验中用到的µC/OS-Ⅱ相关函数4.1 OSTaskCreate()OSTaskCreate（）建立一个新任务。