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1、课 件,uCOS-II嵌入式操作系统介绍与移植,目录,1、uC/OS-II简介 2、uC/OS-II的移植 3、OS_CPU.H的移植 4、OS_CPU.c的移植 5、OS_CPU_A.S的移植 6、多任务应用程序的编写,uC/OS-II简介,1、uC/OS-II是一个简单、高效的嵌入式实时操作系统内核 2、支持 x86、ARM、PowerPC、MIPS 等众多体系结构 3、可从www.ucos-网站上获得全部源码及其在各种体系结构平台上的移植范例。,uC/OS-II特点,1、uC/OS-II内核具有可抢占的实时多任务调度功能 2、提供了许多系统服务，如信号量、消息队列、邮箱、内存管理、时间函
2、数等 3、这些功能可以根据不同的需求进行裁减。,uC/OS-II的移植,1、汇编语言、C语言代码需要移植 2、移植工作集中在多任务切换的实现上 3、在ARM处理器上的移植，需要完成的工作包括：修改三个和体系结构相关的文件，代码量大约是500行。这三个文件是OS_CPU_C.c、OS_CPU_C.H以及OS_CPU_A.S,OS_CPU.H的移植,1、数据类型定义 2、ARM处理器相关宏定义 3、堆栈增长方向,数据类型定义,1、INT8U - unsigned char 2、INT8S - signed char 3、INT16U - unsigned short 4、INT16S - sign
3、ed short 5、INT32U - unsigned int 6、INT32S - signed int,ARM处理器相关宏定义,1、退出临界区 #define OS_ENTER_CRITICAL() ARMDisableInt() 2、进入临界区 #define OS_EXIT_CRITICAL() ARMEnableInt(),堆栈增长方向,1、堆栈由高地址向低地址增长，这个也是和编译器有关的，当进行函数调用时，入口参数和返回地址一般都会保存在当前任务的堆栈中，编译器的编译选项和由此生成的堆栈指令就会决定堆栈的增长方向。 #define OS_STK_GROWTH 1,OS_CPU.c
4、的移植,1、任务堆栈初始化 2、系统hook函数 3、中断级任务切换函数,任务堆栈初始化OSTaskStkInit,1、由OSTaskCreate或OSTaskCreateExt调用 2、用来初始化任务的堆栈并返回新的堆栈指针stk。初始状态的堆栈模拟发生一次中断后的堆栈结构。 3、在ARM体系结构下，任务堆栈空间由高至低依次将保存着pc、lr、r12、r11、r10、 r1、r0、CPSR、SPSR 4、堆栈初始化结束后，OSTaskStkInit返回新的栈顶指针，OSTaskCreate或 OSTaskCreateExt将指针保存在任务的OS_TCB中。,系统hook函数,1、任务创建钩子
5、OSSTaskCreateHook 2、任务删除钩子OSTaskDelHook 3、任务切换钩子OSTaskSwHook 4、任务统计钩子OSTaskStatHook 5、时钟节拍处理钩子OSTimeTickHook,中断级任务切换函数OSIntCtxSw,1、该函数由OSIntExit()和OSExIntExit()调用 2、在时钟中断ISR（中断服务例程）中发现有高优先级任务等待的时钟信号到来，则需要在中断退出后并不返回被中断任务，而是直接调度就绪的高优先级任务执行。 3、该函数通过设置一个全局变量need_to_swap_context标志以表示在中断服务程序中进行任务切换，然后在OST
6、ickISR()中判断该变量以进行正确的动作。,OS_CPU_A.S的移植,1、时钟节拍中断服务函数 2、退出临界区和进入临界区函数 3、任务级上下文切换函数 4、OSStartHighRd,时钟节拍中断服务函数OSTickISR,1、时钟节拍是特定的周期性中断 2、时钟节拍率越快，系统的额外开销就越大。越慢则系统响应速度越慢 3、本系统使用定时器0作为时钟节拍源，产生间隔10mS的时钟节拍 4、OSTickISR()就是时钟节拍中断服务函数，也就是定时器0的中断处理函数,OSTickISR函数,1、首先在被中断任务堆栈中保存CPU寄存器的值，然后调用OSIntEnter() 2、调用OSTi
7、meTick()，检查所有处于延时等待状态的任务，判断是否有延时结束就绪的任务。 3、最后调用OSIntExit()，如果在中断中（或其他嵌套的中断）有更高优先级的任务就绪，并且当前中断为中断嵌套的最后一层。OSIntExit()将进行任务调度。如果当前中断不是中断嵌套的最后一层，或中断中没有改变任务的就绪状态，OSIntExit()将返回调用者OSTickISR()，最后OSTickISR()返回被中断的任务。,退出/进入临界区函数 ARMDisableInt/ARMEnableInt,1、直接操作CPSR的I、F位 2、 ARMDisableInt将CPSR的I、F位设置为1，关闭所有中断
8、 3、 ARMEnableInt将CPSR的I、F位设置为0，打开中断,任务级上下文切换函数 OS_TASK_SW,1、该函数当任务因为被阻塞而主动请求cpu调度时被执行，由于此时的任务切换都是在非异常模式下进行的，因此区别于中断级别的任务切换。 2、它先将当前任务的cpu现场保存到该任务堆栈中，然后获得最高优先级任务的堆栈指针，从该堆栈中恢复此任务的cpu现场，使之继续执行。这样就完成了一次任务切换。,OSStartHighRd,1、该函数是在OSStart函数中调用 2、负责从最高优先级任务的TCB中获得该任务的堆栈指针sp，并依次将cpu现场恢复，这时系统就将控制权交给用户创建的该任务进程，直到该任务被阻塞或者被其他更高优先级的任务抢占cpu 3、该函数仅在多任务启动时被执行一次，用来启动之前创建的第一个，也就是最高优先级的任务执行,多任务应用程序的编写,1、C语言入口函数 1、调用函数ARMTargetInit初始化ARM处理器； 2、调用OSInit进行操作系统初始化； 3、调用OSTaskCreate函数两个任务：TaskLED和TaskSEG； 4、调用ARMTargetStart函数启动时钟节拍中断； 5、调用OSStart启动系统任务调度。,多任务应用程序的编写,2、任务处理函数 Void Task(UINT8 id) While(1) ,