基于STM32的_COS_系统移植的设计_马昊
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作 者 简 介 ：马昊（1994-），男，本科在读，现就读于徐州工程学院 信电学院电子信息科学与技术专业。
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监测，包括常规监测、在线监测和固体物调研，根据监测数据呈现水 算结果得出水体质量的调查结果。水质模拟的应用：
体质量的调查结果。
（1）数据分析；（2）系统分析；（3）设计效益分析；（4）环境影响评
对水质监测系统的要求：
价；（5）设计控制和管理调控的研发基础；（6）预警规划中的操作应
（1）取样技术：自动监测和与排放同步监测；（2）取样方式：代表 用。
2.5 修改 STM32F10X_IT.C 文件
疗系统、访问控制等。
为了实现和完成完整的中断，我们需要将 STM32F10X_IT.C 文
ST 公司针对 STM32 提供了 STM32 库作为函数接口，使得开发 件原有的 PendSV_Handler 空函数注释掉，同时编写 SysTick 中断服
人员得以脱离最底层的寄存器操作，有开发快速、易于阅读、维护成 务函数，代码如表 2：
引言
立的，IAR 在汇编的语法方面和我们使用的 MDK 编译器有一点区
随着人类社会经济的不断发展，科研领域不断的拓宽，嵌入式 别，所有我们对汇编文件的部分指令做如下修改：在 OS_CPU_A.
系统产品渐渐完善，并在全世界各行业得到广泛应用。通过移植嵌 ASM 文件中，将原来的 PUBLIC 指令改为 EXPORT，它们是等价的。
相关的文件和系统内核的各种服务文件。用户在移植时，需要对与
计算机硬件相关的文件进行修改：如 OS_CPU.H 文件，OS_CPU_A.
ASM 文 件和 OS_CPU_C.C 文 件 。而 系 统 内 核 的 各 种 文 件 ，如 ：
OS_CORE.C、OS_FLAG.C、OS_MBOX.C、OS_MUTEX.C 等，与应用程
用 SysTick 的中断处理，所以我们采用 SycTick_Handler（）函数。因
此，相应的对于 OS_CPU.H 文件的操作是：注释掉 OS_CPU_Sy－
sTickHandle（r ）和 OS_SysTickIni（t ）函数的声明。
2.2 修改 OS_CPU_C.C
OS_CPU_SysTickHandler（）和 OS_CPU_SysTickInit（）函 数 的 定
用专门设计的 ARM Cortex-M3 内核。我们所采用的 STM32F103 型， PUBLIC 指令改为 EXPORT。除此之外，在 CPU_A.ASM 文件中某些
其 内 核 为 ARM32 位 Cortex -M3 CPU， 最 高 工 作 频 率 72MHz， 标号带有冒号，如“CPU_CntLeadZeros:”、“CPU_RevBits:”、
图 1 M3 系统的概念-监测，模拟和管理
间和时间上确定水体的现状，以期达到合理规划管理水体的目的。 溢流浓度梯度；（4）取样时间间隔：溢流的时间段；（5）通信机制：准
如图 1 所示。
确及时的信息传输。
2.1 水质监测系统
2.2 水质模拟系统
水质监测系统进行水体质量监测，分别对点源污染和面源污染
水质模拟系统对输入的监测数据进行可信度验证，根据模拟计
和维护。
1 实时操作系统 μCOS-Ⅲ和 STM32 处理器
1.1 实时操作系统 μCOS-Ⅲ
μCOS-Ⅲ的前身是由美国嵌入式系统专家 Jean brosse 于
1992 年推出的嵌入式操作系统 μCOS，经过了不断的完善和扩充，
形成现在的 μCOS-Ⅲ。
μCOS-Ⅲ是一个可以基于 ROM 运行的、可裁减的、抢占式、实
时多任务内核，具有高度可移植性。所谓的移植，在一个平台环境能
够成功运行的程序，将它搬运到另一个平台环境，并且使其成功运
行。发展至今的 μCOS-Ⅲ，特别适合于微处理器和控制器，并且已
经移植到近 40 多种处理器体系上，涵盖了从 8 位到 64 位的各种
CPU。
μCOS-Ⅲ源码可分为：与应用程序相关的文件、与计算机硬件
1 概述
水质模型是描述各种物质在水体中的混合和输运、在时间和空
间上的迁移转化规律以及各影响因素之间相互关系的数学方程。它
是水环境管理规划、水环境污染治理规划决策分析、水容量研究分
析、水环境污染预警研究的重要工具和有效手段。水质模型是一种
数学描述，在对水质进行研究分析的过程中涉及到物理、化学、和生
物过程，因而要根据需求选择因子与研究方法，建立不同的模型。
性的混合样本；（3）取样周期：动态时间段，高时间精度和混合污水
如图 2 所示是 M3 系统中监测和模拟的应用。
（2）OSIntExi（t ）函数，除了对嵌套层数 OSIntNesting 减 1 表示退 出中断外，还具有任务调度功能。
（3）OSTimeTick（）函数主要工作是对系统统计事件的变量 OS－ Time 加 1，另外，它还会遍历所有任务，对延时任务的时间减 1。
* 基金：江苏省大学生创新创业训练计划项目（201411998035Z）
- 20 -
科技创新
2015 年第 18 期 科技创新与应用
德国 DWA 水质模型
杨寅生 姚 刚 （四川大学建筑与环境学院，四川 成都 610065）
摘 要：DWA 水质模型可用于范围广泛的水资源管理规划任务，从数据和系统的方面分析水体中的因子，来进行水污染防治的 规划以及污染预警机制的建立。同时介绍了 M3 系统理论在模型中的应用，并以德国埃尔夫特河的应用为例，监测水体当前状态 进行模拟并预测未来水体质量。最后展望 DWA 模型在未来中国的水资源管理规划工作中的应用前景。 关键词：DWA 模型；水质模型；模拟；水资源管理
本低等优点。
表2
2 μCOS-Ⅲ的移植
2.1 修改 OS_CPU.H 文件
μCOS-Ⅲ的内核使用一个周期时钟中断，以计算任务延时时间
和进行任务调度，在 STM32 中，这样的时钟中断正适合由 SysTick
来提供。因为 OS_CPU_SysTickHandle（r ）函数与 STM32 库所提供的
stm32F10x_it.c 文件中的 SycTick_Handler（）函数功能一样，都是使
序相关的文件：INCLUDES.H 和 OS_CFG.H 则不需要修改。
2.4 修改 CPU_A.ASM 文件
1.2 STM32 处理器
在 CPU_A.ASM 汇编文件中，仍有因编译环境的不同而引起的
STM32 系列基于专为要求高性、低成本、低功耗的嵌入式应 错误，修改的方法同修改 OS_CPU_A.ASM 文件一样，将原来的
文章就 M（3 Monitoring，Modelling，Management）系统及德国 DWA
水质模型作一介绍与分析及其在埃尔夫特河（Erft River）的应用。
2 M3 系统理论
M3 系统由水质监测系统、水质模拟系统和水质管理系统三个 方面组成，是一个全面的对水体进行监测、模拟和管理的系统，从空
（1）OSIntEnter （） 函 数 ， 对 用 于 表 示 中 断 嵌 套 层 的 变 量
释掉。
OSIntNesting 加 1，它与 OSIntExi（t ）函数成对出现，在进入中断服务
2.3 修改 OS_CPU_A.ASM 文件
函数时，都应该包含这两个函数，中断服务的内容位于这两个函数
我们下载的 μCOS-Ⅲ移植工程是在官方的 IAR 编译环境下建 之间。
科技创新与应用 2015 年第 18 期
科技创新
基于 STM32 的 μCOS-Ⅲ系统移植的设计
马昊 张冬 陈豹 （徐州工程学院信电学院，江苏 徐州 221000）
摘 要：随着嵌入式系统产品渐渐完善，并在全世界各行业得到广泛应用，通过移植嵌入式操作系统，计算机可以更好地管理内 存，并且在很大程度上提高系统的实时性。文章主要介绍了 μCOS-Ⅲ操作系统在基于 ARM Contex-M3 为内核的 STM32 处理器 的移植要点，并且实现了源码公开的嵌入式实时操作系统 μCOS-Ⅲ在 STM32 处理器上的成功移植。 关键词：μCOS-Ⅲ；STM32 处理器；移植
表3
至此，我们对 μCOS 的源码针对编译环境做了修改，将 SysTick 中断修改到 STM32 所提供的 STM32F10X_IT.C 文件后，就基本完成 了 μCOS 的移植了。
3 系统测试 我们现在需要对移植好的代码做一个简单的测试，通过编写流 水灯任务来验证移植的成功。流水灯任务的部分代码如表 3： 运行后我们发现实验板的流水灯按照循环的方式一直闪烁，验 证了 μCOS-Ⅲ在 STM32 处理器核上的成功移植。 4 结束语 作为一个成熟的嵌入式操作系统，μCOS-Ⅲ已经被广泛移植于 各种体系的微型处理器上了。在嵌入式技术高速发展的今天，基于 ARM 为内核的微处理器凭借 ARM 优秀的体系结构被运用于各种 行业。通过研究 μCOS-Ⅲ的移植，可以使得它在更广泛的平台得到 应用，更促进嵌入式技术的发展。
义在 OS_CPU_C.C 文件中，由于我们采用了 STM32 官方库提供的函
我们可以看到，在 SysTick 的函数中调用了 3 个函数，它们都是
数 来 对 SysTick 进 行 中 断 处 理 ， 所 以 我 们 要 把 OS_CPU_C.C 的 μCOS 源码定义的函数，其基本功能如下：
OS_CPU_SysTickHandler（）和 OS_CPU_SysTickInit（）这 两 个 函 数 注
入式操作系统，计算机可以更好的管理内存，并且在很大程度上实 （见表 1）
现了系统的实时性。μCOS-Ⅲ作为一个微型实时操作系统，包括了
表1
一个操作系统最基本的特性，使用汇编语言和 C 语言编写的
μCOS-Ⅲ的构思巧妙，结构简洁精炼，可读性很强，作为一个源码开
放的嵌入式操作系统，用户只要做很少的工作就可以把它进行移植
1.25DMIPS/MHz。ECOPACK 封装，最多高达 112 个的快速 I/O 端口， “CPU_WaitForInt:”和“CPU_WaitForExpect：”，为了适应编译环境，需
最多多达 11 个定时器，最多多达 13 个通信接口，具有 3 种模式：休 要将其中的冒号去掉。
眠，停止，待机模式的低功耗，可以使其广泛的应用于工业控制、医
1925 年，美国工程师 Streeler 和 Phelps 提出了 S-P 模型，描述
一维稳态河流中的 BOD 和 DO 的变化规律。经过近一个世纪的发
展，水质模型的研究日益成熟，特别是近 30 年以来，随着计算机技
术的广泛应用，水质模拟领域也有了重大发展，各国相继出现了一
批功能强大、通用性好、准确可靠的综合水质模型。
参考文献 [1]刘火良，杨森.STM32 库开发实战指南[M].北京：机械工业出版社， 2013. [2]任哲.嵌入式操作系统基础 μC/OS-II 和 Linux（第 2 版）[M].北京： 北京航空航天大学出版社，2011. [3]野火开发板配套资料.μC/OS-Ⅲ在 STM32 的移植详解[Z]. [4]Joseph Yiu.ARM Contex-M3 权威指南[M].宋岩，译.北京：北京航 空航天大学，2009. [5]许伦辉，修科鼎.基于 ARM 处理器的 μCOS-II 移植[J].科技广场， 2010. [6]邓中亮，何双亮.基于 ARM 的嵌入式操作系统 μC/OS-II 的移植 研究[J].计算机技术与发展，2007.
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监测，包括常规监测、在线监测和固体物调研，根据监测数据呈现水 算结果得出水体质量的调查结果。水质模拟的应用：
体质量的调查结果。
（1）数据分析；（2）系统分析；（3）设计效益分析；（4）环境影响评
对水质监测系统的要求：
价；（5）设计控制和管理调控的研发基础；（6）预警规划中的操作应
（1）取样技术：自动监测和与排放同步监测；（2）取样方式：代表 用。
2.5 修改 STM32F10X_IT.C 文件
疗系统、访问控制等。
为了实现和完成完整的中断，我们需要将 STM32F10X_IT.C 文
ST 公司针对 STM32 提供了 STM32 库作为函数接口，使得开发 件原有的 PendSV_Handler 空函数注释掉，同时编写 SysTick 中断服
人员得以脱离最底层的寄存器操作，有开发快速、易于阅读、维护成 务函数，代码如表 2：
引言
立的，IAR 在汇编的语法方面和我们使用的 MDK 编译器有一点区
随着人类社会经济的不断发展，科研领域不断的拓宽，嵌入式 别，所有我们对汇编文件的部分指令做如下修改：在 OS_CPU_A.
系统产品渐渐完善，并在全世界各行业得到广泛应用。通过移植嵌 ASM 文件中，将原来的 PUBLIC 指令改为 EXPORT，它们是等价的。
相关的文件和系统内核的各种服务文件。用户在移植时，需要对与
计算机硬件相关的文件进行修改：如 OS_CPU.H 文件，OS_CPU_A.
ASM 文 件和 OS_CPU_C.C 文 件 。而 系 统 内 核 的 各 种 文 件 ，如 ：
OS_CORE.C、OS_FLAG.C、OS_MBOX.C、OS_MUTEX.C 等，与应用程
用 SysTick 的中断处理，所以我们采用 SycTick_Handler（）函数。因
此，相应的对于 OS_CPU.H 文件的操作是：注释掉 OS_CPU_Sy－
sTickHandle（r ）和 OS_SysTickIni（t ）函数的声明。
2.2 修改 OS_CPU_C.C
OS_CPU_SysTickHandler（）和 OS_CPU_SysTickInit（）函 数 的 定
用专门设计的 ARM Cortex-M3 内核。我们所采用的 STM32F103 型， PUBLIC 指令改为 EXPORT。除此之外，在 CPU_A.ASM 文件中某些
其 内 核 为 ARM32 位 Cortex -M3 CPU， 最 高 工 作 频 率 72MHz， 标号带有冒号，如“CPU_CntLeadZeros:”、“CPU_RevBits:”、
图 1 M3 系统的概念-监测，模拟和管理
间和时间上确定水体的现状，以期达到合理规划管理水体的目的。 溢流浓度梯度；（4）取样时间间隔：溢流的时间段；（5）通信机制：准
如图 1 所示。
确及时的信息传输。
2.1 水质监测系统
2.2 水质模拟系统
水质监测系统进行水体质量监测，分别对点源污染和面源污染
水质模拟系统对输入的监测数据进行可信度验证，根据模拟计
和维护。
1 实时操作系统 μCOS-Ⅲ和 STM32 处理器
1.1 实时操作系统 μCOS-Ⅲ
μCOS-Ⅲ的前身是由美国嵌入式系统专家 Jean brosse 于
1992 年推出的嵌入式操作系统 μCOS，经过了不断的完善和扩充，
形成现在的 μCOS-Ⅲ。
μCOS-Ⅲ是一个可以基于 ROM 运行的、可裁减的、抢占式、实
时多任务内核，具有高度可移植性。所谓的移植，在一个平台环境能
够成功运行的程序，将它搬运到另一个平台环境，并且使其成功运
行。发展至今的 μCOS-Ⅲ，特别适合于微处理器和控制器，并且已
经移植到近 40 多种处理器体系上，涵盖了从 8 位到 64 位的各种
CPU。
μCOS-Ⅲ源码可分为：与应用程序相关的文件、与计算机硬件
1 概述
水质模型是描述各种物质在水体中的混合和输运、在时间和空
间上的迁移转化规律以及各影响因素之间相互关系的数学方程。它
是水环境管理规划、水环境污染治理规划决策分析、水容量研究分
析、水环境污染预警研究的重要工具和有效手段。水质模型是一种
数学描述，在对水质进行研究分析的过程中涉及到物理、化学、和生
物过程，因而要根据需求选择因子与研究方法，建立不同的模型。
性的混合样本；（3）取样周期：动态时间段，高时间精度和混合污水
如图 2 所示是 M3 系统中监测和模拟的应用。
（2）OSIntExi（t ）函数，除了对嵌套层数 OSIntNesting 减 1 表示退 出中断外，还具有任务调度功能。
（3）OSTimeTick（）函数主要工作是对系统统计事件的变量 OS－ Time 加 1，另外，它还会遍历所有任务，对延时任务的时间减 1。
* 基金：江苏省大学生创新创业训练计划项目（201411998035Z）
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科技创新
2015 年第 18 期 科技创新与应用
德国 DWA 水质模型
杨寅生 姚 刚 （四川大学建筑与环境学院，四川 成都 610065）
摘 要：DWA 水质模型可用于范围广泛的水资源管理规划任务，从数据和系统的方面分析水体中的因子，来进行水污染防治的 规划以及污染预警机制的建立。同时介绍了 M3 系统理论在模型中的应用，并以德国埃尔夫特河的应用为例，监测水体当前状态 进行模拟并预测未来水体质量。最后展望 DWA 模型在未来中国的水资源管理规划工作中的应用前景。 关键词：DWA 模型；水质模型；模拟；水资源管理
本低等优点。
表2
2 μCOS-Ⅲ的移植
2.1 修改 OS_CPU.H 文件
μCOS-Ⅲ的内核使用一个周期时钟中断，以计算任务延时时间
和进行任务调度，在 STM32 中，这样的时钟中断正适合由 SysTick
来提供。因为 OS_CPU_SysTickHandle（r ）函数与 STM32 库所提供的
stm32F10x_it.c 文件中的 SycTick_Handler（）函数功能一样，都是使
序相关的文件：INCLUDES.H 和 OS_CFG.H 则不需要修改。
2.4 修改 CPU_A.ASM 文件
1.2 STM32 处理器
在 CPU_A.ASM 汇编文件中，仍有因编译环境的不同而引起的
STM32 系列基于专为要求高性、低成本、低功耗的嵌入式应 错误，修改的方法同修改 OS_CPU_A.ASM 文件一样，将原来的
文章就 M（3 Monitoring，Modelling，Management）系统及德国 DWA
水质模型作一介绍与分析及其在埃尔夫特河（Erft River）的应用。
2 M3 系统理论
M3 系统由水质监测系统、水质模拟系统和水质管理系统三个 方面组成，是一个全面的对水体进行监测、模拟和管理的系统，从空
（1）OSIntEnter （） 函 数 ， 对 用 于 表 示 中 断 嵌 套 层 的 变 量
释掉。
OSIntNesting 加 1，它与 OSIntExi（t ）函数成对出现，在进入中断服务
2.3 修改 OS_CPU_A.ASM 文件
函数时，都应该包含这两个函数，中断服务的内容位于这两个函数
我们下载的 μCOS-Ⅲ移植工程是在官方的 IAR 编译环境下建 之间。
科技创新与应用 2015 年第 18 期
科技创新
基于 STM32 的 μCOS-Ⅲ系统移植的设计
马昊 张冬 陈豹 （徐州工程学院信电学院，江苏 徐州 221000）
摘 要：随着嵌入式系统产品渐渐完善，并在全世界各行业得到广泛应用，通过移植嵌入式操作系统，计算机可以更好地管理内 存，并且在很大程度上提高系统的实时性。文章主要介绍了 μCOS-Ⅲ操作系统在基于 ARM Contex-M3 为内核的 STM32 处理器 的移植要点，并且实现了源码公开的嵌入式实时操作系统 μCOS-Ⅲ在 STM32 处理器上的成功移植。 关键词：μCOS-Ⅲ；STM32 处理器；移植
表3
至此，我们对 μCOS 的源码针对编译环境做了修改，将 SysTick 中断修改到 STM32 所提供的 STM32F10X_IT.C 文件后，就基本完成 了 μCOS 的移植了。
3 系统测试 我们现在需要对移植好的代码做一个简单的测试，通过编写流 水灯任务来验证移植的成功。流水灯任务的部分代码如表 3： 运行后我们发现实验板的流水灯按照循环的方式一直闪烁，验 证了 μCOS-Ⅲ在 STM32 处理器核上的成功移植。 4 结束语 作为一个成熟的嵌入式操作系统，μCOS-Ⅲ已经被广泛移植于 各种体系的微型处理器上了。在嵌入式技术高速发展的今天，基于 ARM 为内核的微处理器凭借 ARM 优秀的体系结构被运用于各种 行业。通过研究 μCOS-Ⅲ的移植，可以使得它在更广泛的平台得到 应用，更促进嵌入式技术的发展。
义在 OS_CPU_C.C 文件中，由于我们采用了 STM32 官方库提供的函
我们可以看到，在 SysTick 的函数中调用了 3 个函数，它们都是
数 来 对 SysTick 进 行 中 断 处 理 ， 所 以 我 们 要 把 OS_CPU_C.C 的 μCOS 源码定义的函数，其基本功能如下：
OS_CPU_SysTickHandler（）和 OS_CPU_SysTickInit（）这 两 个 函 数 注
入式操作系统，计算机可以更好的管理内存，并且在很大程度上实 （见表 1）
现了系统的实时性。μCOS-Ⅲ作为一个微型实时操作系统，包括了
表1
一个操作系统最基本的特性，使用汇编语言和 C 语言编写的
μCOS-Ⅲ的构思巧妙，结构简洁精炼，可读性很强，作为一个源码开
放的嵌入式操作系统，用户只要做很少的工作就可以把它进行移植
1.25DMIPS/MHz。ECOPACK 封装，最多高达 112 个的快速 I/O 端口， “CPU_WaitForInt:”和“CPU_WaitForExpect：”，为了适应编译环境，需
最多多达 11 个定时器，最多多达 13 个通信接口，具有 3 种模式：休 要将其中的冒号去掉。
眠，停止，待机模式的低功耗，可以使其广泛的应用于工业控制、医
1925 年，美国工程师 Streeler 和 Phelps 提出了 S-P 模型，描述
一维稳态河流中的 BOD 和 DO 的变化规律。经过近一个世纪的发
展，水质模型的研究日益成熟，特别是近 30 年以来，随着计算机技
术的广泛应用，水质模拟领域也有了重大发展，各国相继出现了一
批功能强大、通用性好、准确可靠的综合水质模型。
参考文献 [1]刘火良，杨森.STM32 库开发实战指南[M].北京：机械工业出版社， 2013. [2]任哲.嵌入式操作系统基础 μC/OS-II 和 Linux（第 2 版）[M].北京： 北京航空航天大学出版社，2011. [3]野火开发板配套资料.μC/OS-Ⅲ在 STM32 的移植详解[Z]. [4]Joseph Yiu.ARM Contex-M3 权威指南[M].宋岩，译.北京：北京航 空航天大学，2009. [5]许伦辉，修科鼎.基于 ARM 处理器的 μCOS-II 移植[J].科技广场， 2010. [6]邓中亮，何双亮.基于 ARM 的嵌入式操作系统 μC/OS-II 的移植 研究[J].计算机技术与发展，2007.