uC/OS-II在EP7312上的移植

uC/OS-II在EP7312上的移植

摘要：首先介紹μC/OS-II操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析μC/OS-II在EP7312上的移植方法，介紹μC/OS-II在EP7312中的開發(fā)過程。

引 言

　　隨著Internet和后PC時(shí)代的到來，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用愈來愈廣泛，嵌入式產(chǎn)品在人們的生活中無處不在。今天，嵌入式系統(tǒng)帶來的工業(yè)年產(chǎn)值已超過1萬億美元，已經(jīng)在IT產(chǎn)業(yè)中占有很大的比重。

　　通常，應(yīng)用程序?qū)η度胧杰浖�的基本要求是體積小、執(zhí)行速度快、具有較好的裁減性和可移植性。嵌入式軟件的靈魂是嵌入式操作系統(tǒng)。在特定的操作系統(tǒng)之上開發(fā)應(yīng)用軟件，可以讓程序開發(fā)人員屏蔽掉很多低層硬件細(xì)節(jié)，使得應(yīng)用程序調(diào)試方便、移植簡單、易維護(hù)，同時(shí)開發(fā)周期也短。目前，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)很多，如VxWorks、Window CE、pSOS、QNX、LynxOS等等。這些操作系統(tǒng)都具有高可靠性、很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，但它們都是商業(yè)操作系統(tǒng)，價(jià)格昂貴，人們往往很難接受。μC/OS-II的出現(xiàn)是對這些商業(yè)操作系統(tǒng)的一個很大的沖擊。μC/OS-II是源碼公開的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，是一個自由操作系統(tǒng)。程序開發(fā)人員可以改寫源代碼，使之符合自己的要求。裁減掉不需要的部分，使操作系統(tǒng)變得小巧、靈活，并且能滿足用戶特定操作系統(tǒng)的需要。

1 μC/OS-II簡介

　　μC/OS-II并非一個完整的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它只是一個實(shí)時(shí)內(nèi)核。μC/OS-II不像其它實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)一樣，提供給用戶的是一個標(biāo)準(zhǔn)的API函數(shù)，程序開發(fā)人員利用操作系統(tǒng)提供的API函數(shù)進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。要想在μC/OS-II內(nèi)核上進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)，就需要程序開發(fā)人員在實(shí)時(shí)內(nèi)核的基礎(chǔ)上建立自己的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。首先，把μC/OS-II移植到自己的硬件目標(biāo)板上，寫出相應(yīng)的驅(qū)動程序以及用戶圖形界面等等；在這些接口函數(shù)之上，加上用戶自己的應(yīng)用程序，就構(gòu)成了嵌入式軟件。

2 μC/OS-II在EP7312上的移植

　　μC/OS-II的移植條件是：只要該處理器有堆棧，有CPU內(nèi)部寄存器入棧、出棧指令；使用的C編譯器支持內(nèi)嵌匯編（inline assembly）或者該C語言可擴(kuò)展，可連接匯編模塊，使得關(guān)中斷、開中斷能在C語言程序中實(shí)現(xiàn)。Cirrus Logic公司生產(chǎn)的EP7312芯片內(nèi)部采用的是ARM720T處理器，內(nèi)部有37個寄存器。其中R13通常用作堆棧指針。堆棧尋址是隱含的，堆棧指針?biāo)�指定的存儲單元就是堆棧的棧頂，堆棧尋址通常有兩種方式向上生長和向下生長。ARM處理器有ARM和Thumb兩種指令集。每種指令集都有豐富的指令可以對堆棧進(jìn)行操作。堆棧指針指向最后壓入堆棧的有效數(shù)據(jù)，稱為滿堆棧（full stack）；堆棧指針指向下一個數(shù)據(jù)項(xiàng)放入的空位置，稱為空堆棧（empty stack）。根據(jù)堆棧的生長方向不同，可以生成4種類型的堆棧，即滿遞增、空遞增、滿遞減、空遞減。我們所使用的ARM SDT（ARM Software Development Kit）開發(fā)系統(tǒng)內(nèi)含的編譯器，同樣也支持內(nèi)嵌匯編，所以μC/OS-II完全可以移植到EP7312上。

　　μC/OS-II核心代碼很小，程序開發(fā)人員要把它移植到自己的目標(biāo)板中只需做少量的工作。圖1是μC/OS-II硬件和軟件的體系結(jié)構(gòu)。

　　雖然μC/OS-II大部分源代碼是用C語言寫的，但是完成和處理器一些有關(guān)的代碼時(shí)，還是必須要用匯編語言來實(shí)現(xiàn)的。寄存器的讀、寫只能通過匯編語言的存儲和加載指令來實(shí)現(xiàn)。要使μC/OS-II能夠正常工作， 處理器必須滿足以下要求：

　① 處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；

　② 用C語言可以打開和關(guān)閉中斷；

　③ 處理器支持中斷，并且能夠產(chǎn)生定時(shí)中斷（通常在10~100Hz之間）；

�、� 處理器能夠支持容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧；

�、� 處理器有將堆棧指針和其它寄存器讀出和存儲到堆棧或內(nèi)存中的指令。

　　μC/OS-II的移植包括以下幾個部分。

（1）設(shè)置與編譯器有關(guān)的代碼[OS_CPU.H]

　　在不同的處理器中有不同的字長，所以必須定義一系列數(shù)據(jù)類型以確保移植的正確性。另外，在μC/OS-II中，不使用C的short、int和long等數(shù)據(jù)類型，這些都是和編譯器相關(guān)的。下面就是μC/OS-II定義的一部分?jǐn)?shù)據(jù)類型。

typedef unsigned char BOOLEAN;

typedef unsigned char INT8U; /*無符號8位整數(shù) */

typedef signed char INT8S; /*有符號8位整數(shù) */

typedef unsigned int INT16U; /*無符號16位整數(shù) */

typedef signed int INT16S; /*有符號16位整數(shù) */

typedef unsigned long INT32U; /*無符號32位整數(shù) */

typedef signed long INT32S; /*有符號32位整數(shù) */

typedef float FP32; /*單精度浮點(diǎn)數(shù) */

typedef double FP64; /*雙精度浮點(diǎn)數(shù) */

　　μC/OS-II需要先禁止中斷訪問代碼的臨界區(qū)，并且在訪問完畢后重新允許中斷。μC/OS-II定義了兩個宏來禁止和允許中斷：OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()。

#define OS_ENTER_CRITICAL() IRQFIQDE

#define IRQFIQDE __asm

{

mrs r0, CPSR;

stmfd sp!, {r0};

orr r0, r0, #NOINT;

msr CPSR_c, r0;

}

#define OS_EXIT_CRITICAL() IRQF

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