uC/OS-II在凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A上的移植
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目前，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。uC/OS-II作為一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核，由于其源碼公開(kāi)、代碼規(guī)范，廣受開(kāi)發(fā)人員的喜愛(ài)。SPCE061A是凌陽(yáng)公司繼u’nSPTM系列產(chǎn)品SPCE500A等之后新推出的一款16位單片機(jī)，內(nèi)部集成A/D、D/A等多種接口電路，能很方便地嵌入工業(yè)控制的各種場(chǎng)合。更重要的是，其內(nèi)嵌2K字的SRAM和32K的Flash ROM，因此，在不需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的情況下就可以實(shí)現(xiàn)uC/OS-II系統(tǒng)的移植。
1 uC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)介紹
uC/OS-II是一種專(zhuān)門(mén)為微控制器設(shè)計(jì)的搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，它以源代碼的形式給出。其內(nèi)核主要提供進(jìn)程管理、時(shí)間管理、內(nèi)存管理等服務(wù)。系統(tǒng)最多支持56個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)均有一個(gè)獨(dú)有的優(yōu)先級(jí)。由于其內(nèi)核為搶先式，所以總是處于運(yùn)行態(tài)最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)占用CPU。系統(tǒng)提供了豐富的API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的通信以及進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。
2 uC/OS-II系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與移植
uC/OS-II的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1中可以看到，如果要使用uC/OS-II, 必須為其編寫(xiě)OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM三個(gè)文件。這三個(gè)文件是與芯片的硬件特性有關(guān)的，它們主要提供任務(wù)切換與系統(tǒng)時(shí)鐘的功能。其它文件用C寫(xiě)成，它們?yōu)橄到y(tǒng)提供任務(wù)管理、任務(wù)之間通信、時(shí)間管理以及內(nèi)存管理等功能。
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② 將CPU系統(tǒng)堆棧的數(shù)據(jù)全部拷貝到當(dāng)前任務(wù)的任務(wù)堆棧中；
③ 得到下一個(gè)處于運(yùn)行態(tài)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)的任務(wù)堆棧的指針；
④ 恢復(fù)下一個(gè)任務(wù)的CPU寄存器的值；
⑤ 恢復(fù)下一個(gè)任務(wù)的系統(tǒng)堆棧中的數(shù)據(jù)；
⑥ 通過(guò)中斷返回指令或函數(shù)返回指令，間接修改PC寄存器的值來(lái)進(jìn)行任務(wù)切換。
在為uCOS-II編寫(xiě)任務(wù)切換代碼時(shí)需要注意的是：uCOS-II在每次發(fā)生中斷后都會(huì)產(chǎn)生任務(wù)調(diào)度，但在中斷結(jié)束后進(jìn)行的任務(wù)切換，不能調(diào)用普通任務(wù)切換函數(shù)，這是因?yàn)樵谥袛噙^(guò)程中往往伴隨將CPU的狀態(tài)寄存器壓棧操作。以凌陽(yáng)單片機(jī)為例，在中斷后，芯片將PC和SR寄存器的值壓入堆棧，因此，在中斷結(jié)束后進(jìn)行的任務(wù)切換中必須對(duì)堆棧指針進(jìn)行調(diào)整。
在系統(tǒng)移植過(guò)程中另一個(gè)較為重要的部分是系統(tǒng)時(shí)鐘。uCOS-II要求系統(tǒng)能產(chǎn)生10~100Hz的時(shí)鐘節(jié)拍。該時(shí)鐘節(jié)拍由硬件定時(shí)器產(chǎn)生。仍以凌陽(yáng)單片機(jī)為例，可選用時(shí)基信號(hào)TMB2產(chǎn)生128Hz中斷，作為系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍的產(chǎn)生源。系統(tǒng)時(shí)鐘中斷服務(wù)子程序用匯編語(yǔ)言寫(xiě)成，由于其主要功能在用C編寫(xiě)的子函數(shù)中實(shí)現(xiàn)，因此，編寫(xiě)該服務(wù)子程序的難度不大。
評(píng)論