ucosii及時操縱系統(tǒng)在嵌進式平臺上前進移植的通俗方法和技能[趣讀]

1、引言-實時操作系統(tǒng)的使用，能夠簡化嵌入式系統(tǒng)的應用開發(fā)，有效地確保穩(wěn)定性和可靠性，便于維護和二次開發(fā)。C/OS-II是一個基于搶占式的實時多任務內(nèi)核，可固化、可剪裁、具有高穩(wěn)定性和可靠性，除此以外，C/OS-II的鮮明特點就是源碼公開，便于移植和維護。在C/OS-II官方的主頁上可以查找到一個比擬全面的移植范例列表。但是，在實際的開發(fā)工程中，仍然沒有針對工程所采用芯片或開發(fā)工具的適宜版本。那么，不妨自己根據(jù)需要進行移植。本文那么以在TMS320C6711 DSP上的移植過程為例，分析了C/OS-II在嵌入式開發(fā)平臺上進行移植的一般方法和技巧。C/OS-II移植的根本步驟在選定了系統(tǒng)平臺和開發(fā)工

2、具之后，進行C/OS-II的移植工作，一般需要遵循以下的幾個步驟： 深入了解所采用的系統(tǒng)核心 分析所采用的C語言開發(fā)工具的特點 編寫移植代碼 進行移植的測試 針對工程的開發(fā)平臺，封裝效勞函數(shù) 類似80x86版本的PC.C和PC.H系統(tǒng)核心無論工程所采用的系統(tǒng)核心是MCU、DSP、MPU，進行C/OS-II的移植時，所需要關注的細節(jié)都是相近的。首先，是芯片的中斷處理機制，如何開啟、屏蔽中斷，可否保存前一次中斷狀態(tài)等。還有，芯片是否有軟中斷或是陷阱指令，又是如何觸發(fā)的。此外，還需關注系統(tǒng)對于存儲器的使用機制，諸如內(nèi)存的地址空間，堆棧的增長方向，有無批量壓棧的指令等。在本例中，使用的是TMS320C

3、6711 DSP。這是TI公司6000系列中的一款浮點型號，由于其時鐘頻率非常高，且采用了超常指令字VLIW結(jié)構(gòu)、類RISC指令集、多級流水等技術，所 以運算性能相當強大，在通信設備、圖像處理、醫(yī)療儀器等方面都有著廣泛的應用。在C6711中，中斷有3種類型，即復位、不可屏蔽中斷NMI和可屏蔽中斷INT4-INT15?？善帘沃袛嘤蒀SR存放器控制全局使能， 此外也可用IER存放器分別置位使能。而在C6711中并沒有軟中斷機制，所以C/OS-II的任務切換需要編寫一個專門的函數(shù)實現(xiàn)。此外，C6711也沒有專門的中斷返回指令、批量壓棧指令，所以相應的任務切換代碼均需編程完成。由于采用了類RISC核心

4、，C6711的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，只有A0-A15和B0-B15這兩組32bit的通用存放器。 C語言開發(fā)工具無論所使用的系統(tǒng)核心是什么，C語言開發(fā)工具對于C/OS-II是必不可少的。 最簡單的信息可以從開發(fā)工具的手冊中查找，比方：C語言各種數(shù)據(jù)類型分別編譯為多少字節(jié)；是否支持嵌入式匯編，格式要求怎樣；是否支持“interrupt非標準關鍵字聲明的中斷函數(shù)；是否支持匯編代碼列表(list)功能，等等。上述的這樣一些特性，會給嵌入式的開發(fā)帶來很多便利。TI的C語言開發(fā)工具CCS for C6000就包含上述的所有功能。而在此根底上，可以進一步地弄清開發(fā)工具的一些技術細節(jié)，以便進行之后真正的移植工作。首先

5、，開啟C編譯器的“匯編代碼列表(list)功能，這樣編譯器就會為每個C語言源文件生成其對應的匯編代碼文件。在CCS開發(fā)環(huán)境中的方法是：在菜單“/Project/Build options的“Feedback欄中選擇“Interlisting：Opt/C and ASM(-s)；或者，也可以直接在CCS的C編譯命令行中加上“-s參數(shù)。然后分別編寫幾個簡單的函數(shù)進行編譯，比擬C源代碼和編譯生成的匯編代碼。例如：void FUNC_TEMP (void) Func_tmp2(); /調(diào)用任一個函數(shù) 在CCS中編譯后生成的ASM代碼為： .asg B15, SP / 宏定義 _FUNC_TEMP: S

6、TW B3,*SP-(8) / 入棧 NOP 2 CALL _ Func_tmp2 /- MVKL BACK, B3 / 函數(shù)調(diào)用 MVKH BACK, B3 /- NOP 3 BACK: LDW *+SP(8),B3 / 出棧 NOP 4 RET B3 / 函數(shù)返回 NOP 5由此可見，在CCS編譯器的規(guī)那么中，B15存放器被用作堆棧指針，使用通用存取指令進行棧操作，而且堆棧指針必須以8字節(jié)為單位改變。此外，B3存放器被用來保存函數(shù)調(diào)用時的返回地址，在函數(shù)執(zhí)行之前需要入棧保護，直到函數(shù)返回前再出棧。當然，CCS的C編譯器對于每個通用存放器都有約定的用途，但對于C/OS-II的移植來說，了解以

7、上信息就足夠了。最后，再編寫一個用“interrupt關鍵字聲明的函數(shù)：interrupt void ISR_TEMP (void) int a; a=0; 生成的ASM代碼為： _ISR_TEMP: STW B4,*SP-(8) / 入棧 NOP 2 ZERO B4 /- STW B4,*+SP(4) / a=0 NOP 2 /- B IRP / 中斷返回 LDW *+SP(8),B4 / 出棧 NOP 4 與前一段代碼相比，對于中斷函數(shù)的編譯，有兩點不同： 函數(shù)的返回地址不再使用B3存放器，相應地也無需將B3入棧。IRP存放器能自動保存中斷發(fā)生時的程序地址 編譯器會自動統(tǒng)計中斷函數(shù)所用到的

8、存放器，從而在中斷一開始將他們?nèi)咳霔１Ｗo例如上述程序段中，只用到了B4存放器。編寫移植代碼在深入了解了系統(tǒng)核心與開發(fā)工具的根底上，真正編寫移植代碼的工作就相比照擬簡單了。C/OS-II自身的代碼絕大局部都是用ANSI C編寫的，而且代碼的層次結(jié)構(gòu)十分干凈，與平臺相關的移植代碼僅僅存在于OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C以及OS_CPU.H這三個文件當中。在移植的時候，結(jié)合前面兩個步驟中已經(jīng)掌握的信息，根本上按照?嵌入式實時操作系統(tǒng)C/OS-II?一書的相關章節(jié)的指導來做就可以了。但是，由于系統(tǒng)核心、開發(fā)工具的千差萬別，在實際工程中，一般都會有一些處理方法上的不同，需要特別注意。以

9、C6711的移植為例： 中斷的開啟和屏蔽的兩個宏定義為： #define OS_ENTER_CRITICAL() Disable_int() #define OS_EXIT_CRITICAL() Enable_int()Disable_int和Enable_int是用匯編語言編寫的兩個函數(shù)。在這里使用了控制狀態(tài)存放器(CSR)的一個特性CSR中除了控制全局中斷的GIE位之外，還有一個PGIE位，可用于保存之前的GIE狀態(tài)。因此在Disable_int中先將GIE的值寫入PGIE，然后再將GIE寫0，屏蔽中斷。而在Enable_int中那么從PGIE讀出值，寫入GIE，從而回復到之前的中斷設置。

10、這樣，就可以防止使用這兩個宏而意外改變了系統(tǒng)的中斷狀態(tài)此外，也沒有使用堆棧或局部變量，比原作者推薦的方法要好。 任務的切換： 前文說過，C6711中沒有軟中斷機制，所以任務的切換需要用匯編語言自行編寫一個函數(shù)_OSCtxSw來實現(xiàn)，并且 #define OS_TASK_SW() OSCtxSw() 在C6711中需要入棧保護的存放器包括A0-A15、B0-B15、CSR、IER、IRP和AMR，這些再加上當前的程序地址構(gòu)成一個存儲幀，需要入棧保存。 _OSCtxSw函數(shù)中，需要像發(fā)生了一次中斷那樣，將上述存儲幀入棧，然后獲取被激活任務的TCB指針，將其存儲幀的內(nèi)容彈出，從而完成任務切換。 需要

11、特別注意的是，在這里OS_TASK_SW是作為函數(shù)調(diào)用的，所以如前文所述，調(diào)用時的當前程序地址是保存在B3存放器中的，這也就是任務重新激活時的返回地址。 中斷的編寫： 如前文所述，如果用“interrupt關鍵字聲明函數(shù)，CCS在編譯時，會自動將該函數(shù)中使用到的存放器入棧、出棧保護。 但是，這會導致各種中斷發(fā)生時，出入棧的內(nèi)容各不相同。這對于C/OS-II是會引起嚴重錯誤的。因為C/OS-II要求中斷發(fā)生時的入棧操作使用和發(fā)生任務切換時完全一樣的存儲幀結(jié)構(gòu)。 因此，在移植時、基于C/OS-II進行開發(fā)時，都不應當使用“interrupt關鍵字，而應用如下結(jié)構(gòu)編寫中斷函數(shù)：void OSTick

12、ISR (void) DSP_C6x_Save(); / 效勞函數(shù)，入棧 OSIntEnter(); if (OSIntNesting = 1) / v2.51版本新增加 OSTCBCur->OSTCBStkPtr =(OS_STK*) DSP_C6x_GetCurrentSP(); / 效勞函數(shù) / 獲取當前SP的值 / 允許中斷嵌套 那么在此處開中斷 OSTimeTick(); OSIntExit(); DSP_C6x_Resume(); / 效勞函數(shù)，出棧 DSP_C6x_Save和DSP_C6x_Resume是兩個效勞函數(shù)，分別完成中斷的出、入棧操作。它們與OS_TASK_SW函

13、數(shù)的區(qū)別在于：中斷 發(fā)生時的當前程序地址是自動保存在IRP存放器的，應將其作為任務返回地址，而不再是B3。此外，DSP_C6x_Resume是一個永遠不會返回的函 數(shù)，在將所有內(nèi)容出棧后，它就直接跳轉(zhuǎn)回到中斷發(fā)生前的程序地址處，繼續(xù)執(zhí)行。進行移植的測試 在編寫完了所有的移植代碼之后，就可以編寫幾個簡單的任務程序進行測試了，大體上可以分三個步驟來進行，相關資料比擬詳盡，這里就不多作贅述了。封裝效勞函數(shù) 最后這個步驟，往往是容易被無視的，但對于保持工程代碼的簡潔、易維護有很重要的意義。 C/OS-II的原作者強烈建議將源代碼分路徑進行存儲，例如本文例子中的所有源代碼就應按如下路徑結(jié)構(gòu)存儲： uCOS-II SOURCE / 平臺無關代碼 OS_CORE.C . TI_C6711 / 系統(tǒng)核心 CCS / 開發(fā)工具 OS_CPU.H OS_CPU_A.ASM OS_CPU_C.C DSP_C6x_Service / 效勞函數(shù) DSP_C6x_ Service