基于μC/OS-II的整車控制器系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

3.2 μC／OS-II的移植

μC／OS-II操作系統(tǒng)在XC164CS微處理器上的移植主要實(shí)現(xiàn)對3個文件OS_CPU.H、OS_CPU_C．C、OS_CPU A.ASM的處理。

3.2.1頭文件INCLUDES.H

INCLUDES.H頭文件應(yīng)被包含到所有C文件的第1行。盡管包含不相關(guān)文件可能會增加文件的編譯時間，但增強(qiáng)了代碼的可移植性。用戶可以編輯增加自己的頭文件，但必須添加在頭文件列表的最后。

3.2.2 OS_CPU.H文件

OS_CPU.H文件中包含與處理器相關(guān)的常量、宏和結(jié)構(gòu)體的定義。針對XC164CS處理器，定義堆棧數(shù)據(jù)類型為16位，棧向下遞減；將μC／OS-II控制中斷的2個宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()定義為微控制器關(guān)閉(SETC)和打開(CLRC)中斷的指令；聲明OS_TASK_SW()函數(shù)，中斷服務(wù)程序ISR的入口指向函數(shù)OSCtxSw()。

3.2.3 OS CPU A.ASM

μC／OS-II移植時要求用戶編寫4個匯編語言函數(shù)：OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()和OSTickISR()。

(1)OSStartHighRdy()

調(diào)用該函數(shù)使處于就緒狀態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)開始運(yùn)行。由于實(shí)時操作系統(tǒng)是不返回的函數(shù)，所以調(diào)用后需移去堆棧棧頂?shù)姆祷氐刂?，然后?zhí)行用戶調(diào)用函數(shù)OSTaskSwHook()，最后開始運(yùn)行多任務(wù)，獲得優(yōu)先級最高的任務(wù)的指針，根據(jù)這個指針從任務(wù)堆棧中恢復(fù)所有寄存器，恢復(fù)完后執(zhí)行中斷返回，運(yùn)行就緒態(tài)任務(wù)。

(2)OSCtxSw()

當(dāng)從低優(yōu)先級的任務(wù)切換到較高優(yōu)先級的任務(wù)時，調(diào)用任務(wù)切換函數(shù)OSCtxSw()保存處理器的內(nèi)容和任務(wù)指針到當(dāng)前任務(wù)的任務(wù)堆棧，然后執(zhí)行用戶調(diào)用函數(shù)OSTaskSwHook()，最后從要執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)堆棧里恢復(fù)寄存器和堆棧中的內(nèi)容，執(zhí)行中斷返回指令開始運(yùn)行新的任務(wù)。

(3)OSIntCtxSw()

當(dāng)需要在中斷發(fā)生后切換到更高優(yōu)先級的任務(wù)時，調(diào)用中斷級任務(wù)切換函數(shù)OSIntCtxSw()，然后執(zhí)行用戶調(diào)用函數(shù)OSTaskSwHook()。因?yàn)樵摵瘮?shù)是在中斷程序中被調(diào)用，所以不需要保存中斷任務(wù)的寄存器；中斷子程序在調(diào)用函數(shù)OSInExit()時，將返回地址壓入堆棧，在這里不需要再返回，所以必須從堆棧中清理掉返回地址。

(4)OSTickISR()

OSTickISR()是μC／OS-II中的時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序。在每個時鐘節(jié)拍調(diào)用該函數(shù)，給每個處于延時的任務(wù)延時減1，并檢查所有處于延時狀態(tài)的任務(wù)是否延時結(jié)束成為就緒任務(wù)。然后調(diào)用OSIntExit()，如果有優(yōu)先級更高的任務(wù)就緒，OSIntExit()就會進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。OSIntExit()并不返回調(diào)用者，而是用新的任務(wù)堆棧中的內(nèi)容來恢復(fù)CPU現(xiàn)場，由中斷返回執(zhí)行新的任務(wù)。

3.2.4OS_CPU_C.C

用戶需要編寫6個C語言函數(shù)OSTaskStkInit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskSatHook()、OSTimeTickHook()。其中，唯一必要的是OSTaskStkInit()，其他5個必須聲明，但可以不包含代碼。

OSTaskStkInit()由任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調(diào)用，在建立每個任務(wù)的時候初始化任務(wù)堆棧。開始運(yùn)行這個任務(wù)就是模擬中斷返回，把初始化后堆棧中保存的值恢復(fù)到各個寄存器。初始化任務(wù)堆棧時，要傳遞任務(wù)代碼起始指針(Ptask)、參數(shù)指針(Pdata)、任務(wù)堆棧棧頂指針。任務(wù)堆棧初始化完成后，返回一個新的堆棧棧頂指針，OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()將它保存到OSTCB中。

在OS_CPU_C.C文件中可以創(chuàng)建5個鉤子函數(shù)，使用的前提是配置文件中常量OS_CPU_HOOKS_EN使能。

至此，μC／OS-II操作系統(tǒng)的移植基本完成。

4 整車控制器軟件多任務(wù)設(shè)計

整車控制器軟件設(shè)計以實(shí)時操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，將應(yīng)用程序分解成多任務(wù)，簡化了系統(tǒng)軟件的設(shè)計，保證了整車控制系統(tǒng)的實(shí)時性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。整個系統(tǒng)的主程序流程如圖3所示。