基于ARM S3C2410上的uC-OSII移植之開題報告

基于ARMS3C2410上uC-OSII的移植

學生姓名：鄧小梅學號：

07409221

系部：通信與控制工程專業(yè)年級：

07級電信本二班指導教師：成繼中

一、選題的根據(jù)二、研究內(nèi)容三、研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析四、畢業(yè)設(shè)計進度安排五、主要參考資料一、選題的根據(jù)：（1）本選題的理論、實際意義。（2）綜述國內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動態(tài)和自己的見解。（1）本選題的理論、實際意義uC/OSII(MicroControlOperationSystemTwo)是一個可以基于ROM運行的、可裁減的、搶占式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，具有高度可移植性，特別適合于微處理器和控制器，是和很多商業(yè)操作系統(tǒng)性能相當?shù)膶崟r操作系統(tǒng)(RTOS)。為了提供最好的移植性能，uC/OSII最大程度上使用ANSIC語言進行開發(fā)，并且已經(jīng)移植到近40多種處理器體系上，涵蓋了從8位到64位各種CPU(包括DSP)。與市場上主流的嵌入式實時操作系統(tǒng)Vxworks、pSos、WinCE、Linux等相比，uC/OSII有實時性好、成本低、開發(fā)困難相對較低等特點。

本選題通過對uC/OSII的移植，對uC/OSII內(nèi)核的含義和執(zhí)行機制的原理有詳細的了解，并可以了解ARM9處理器的體系結(jié)構(gòu)和建立起嵌入式操作系統(tǒng)的概念。（2）綜述國內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動態(tài)和自己的見解

目前uC/OSII支持ARM、PowerPC、MIPS、68k/ColdFire和x86等多種體系結(jié)構(gòu)，已經(jīng)被移植到上百各嵌入式處理器上，包括Intel公司的StrongARM、80x86系列，Motorola公司的M68H系列、ColdFire、M-Core等等。由于uC/OSII良好的可擴展性和源碼開放，已經(jīng)出現(xiàn)了基于uC/OSII的相關(guān)應(yīng)用：包括文件系統(tǒng)uC/FS、圖形系統(tǒng)uC/GUI、FlashLoaderuC/FL以及第三方提供的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等。本選題是基于ARMS3C2410上的uC/OSII移植。（一）、uC/OSII的移植文件的分析和設(shè)置。

uC/OSII的全部源代碼量大約是6000-7000行，一共有15個文件。將uC/OSII移植到ARM處理器上，需要完成的工作也非常簡單，只需要修改3個和ARM體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的文件，代碼量大約是500行。以下分別是3個移植文件的分析和設(shè)置工作：1.設(shè)置與處理器及編譯器相關(guān)的代碼[OS_CPU.H]。2.用C語言實現(xiàn)與處理器任務(wù)相關(guān)的函數(shù)[OS_CPU_C.C]。3.處理器相關(guān)部分匯編實現(xiàn)。整個uC/OSII移植實現(xiàn)中，只需要提供一個匯編語言文件，提供幾個必須由匯編才能實現(xiàn)的函數(shù)。（二）、建立工程。編譯成功后，下載到目標板ARMS3C2410上。（三）、測試uC/OSII是否成功移植到目標板ARMS3C2410上。二、研究內(nèi)容：1、了解嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OSII概念和基本功能。uC/OSII只是一個實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，它不僅僅包含了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、時間管理、內(nèi)在管理和任務(wù)間的通信和同步等基本功能。2、掌握嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OSII的工作原理。要掌握uC/OSII的工作原理，必須了解uC/OSII的任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理和時間管理等基本功能的執(zhí)行機制。3、掌握嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OSII的相關(guān)文件的移植分析和設(shè)置方法。學會結(jié)合實際硬件配置對OS_CPU.H和OS_CPU_C.C等文件的移植分析。三、研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析1.研究方法通過網(wǎng)絡(luò)上的uC/OSII的移植相關(guān)文檔的通讀，借鑒他人的研究成果，了解其移植過程的重要步驟和注意事項。另外還可以使用有關(guān)嵌入式系統(tǒng)和uC/OSII書籍作為參考書，學習uC/OSII的基本知識、功能作用及其移植過程，作好準備工作后，再在ARM9S3C2410芯片上進行具體的移植和相關(guān)測試。2.技術(shù)路線在移植之前，了解嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OSII中的基本知識；掌握嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OSII的基本功能及其執(zhí)行機制原理；學會嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OSII相關(guān)文件的移植分析和配置；掌握uC/OSII的編譯方法和移植的具體步驟。以上是軟件方面的準備。至于硬件，則要了解ARM9S3C2410處理器的體系結(jié)構(gòu)和硬件配置，例如寄存器、定時時鐘等等。在以上的兩個基礎(chǔ)上，把相關(guān)的文件配置好，接下了就是具體的移植了。編譯成功后，將其燒寫到目標移植即可，最后測試uC/OSII是否成功移植到目標板上了。3.實驗方案及可行性分析

S3C2410處理器采用ARM920T內(nèi)核，內(nèi)部共有37個寄存器，其中R13通常用作堆棧指針，只要系統(tǒng)RAM空間允許，堆?？臻g理論上沒有限制。ARM處理器提供ARM指令和Thumb指令兩種指令集，每種指令集都包含有豐富的指令對堆棧進行操作，可以隨意的對處理器中的寄存器進行堆棧操作。根據(jù)堆棧生長方向的不同，可以生成4種不同的堆棧，分別是滿遞增、空遞增、滿遞減(此移植中使用的是滿遞減方式)、空遞減。芯片內(nèi)集成5個定時時鐘，任何一個都可以產(chǎn)生定時中斷，滿足第三條要求。ADS集成開發(fā)環(huán)境的內(nèi)置編譯器可以產(chǎn)生可重入代碼，并且支持內(nèi)嵌匯編，C環(huán)境中可任意的進行開關(guān)中斷操作。綜上所述uC/OSII完全可以移植到S3C2410上運行。

所謂移植，就是使這個實時內(nèi)核能在某個微處理器上運行。為了方便移植，大部分的uC/OSII代碼是用c語言寫的，但仍需要用c和匯編語言寫一些與處理器相關(guān)的代碼，這是因為uC/OSII在讀寫處理器寄存器時只能通過匯編語言來實現(xiàn)。由于uC/OSII在設(shè)計時就已經(jīng)充分考慮了可移植性，所以uC/OSII的移植相對來說是比較容易的。在本次設(shè)計中,硬件環(huán)境：JXARM9-2410嵌入式開發(fā)板，PC機Pentium500以上，硬盤10G以上。軟件環(huán)境：PC機操作系統(tǒng)，ADS集成開發(fā)環(huán)境。本設(shè)計中uC/OSII的移植過程和所需要做的工作如下：（一）、uC/OSII的移植文件的分析和設(shè)置。

uC/OSII的全部源代碼量大約是6000-7000行，一共有15個文件。將uC/OSII移植到ARM處理器上，需要完成的工作也非常簡單，只需要修改3個和ARM體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的文件，代碼量大約是500行。以下分別是3個移植文件的分析和設(shè)置工作：1.設(shè)置與處理器及編譯器相關(guān)的代碼[OS_CPU.H]。不同的編譯器會使用不同的字節(jié)長度來表示同一數(shù)據(jù)類型，所以要定義一系列數(shù)據(jù)類型以確保移植的正確性。2.用C語言實現(xiàn)與處理器任務(wù)相關(guān)的函數(shù)[OS_CPU_C.C]。OSTaskStkInit()OSTaskCreateHook()OSTaskDelHook()OSTaskSwHook()OSTaskStatHook()OSTimeTickHook()

實際需要修改的只有OSTaskStkInit()函數(shù)，其他五個函數(shù)需要聲明，但不一定有實際內(nèi)容。這五個函數(shù)都是用戶定義的，所以O(shè)S_CPU_C.C中沒有給出代碼。如果需要使用這些函數(shù)，可以將文件OS_CFG.H中的#defineconstantOS_CPU_HOOKS_EN設(shè)為1，設(shè)為0表示不使用這些函數(shù)。3.處理器相關(guān)部分匯編實現(xiàn)。整個uC/OSII移植實現(xiàn)中，只需要提供一個匯編語言文件，提供幾個必須由匯編才能實現(xiàn)的函數(shù)。它們是OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntExit()、OSTickISR()共四個函數(shù)。二）、在ADS集成開發(fā)環(huán)境下建立工程。編譯成功后，下載到目標板ARMS3C2410上。（三）、測試uC/OSII是否成功移植到目標板ARMS3C2410上?？梢栽跊]有應(yīng)用程序的情況下，運行uC/OSII實時操作系統(tǒng)，這樣相對簡單有效，而且出現(xiàn)的問題在內(nèi)核的代碼上。剛開始的時候可以運行一些簡單的任務(wù)和時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)例程。一旦多任務(wù)調(diào)度成功地運行了，再添加應(yīng)用程序的任務(wù)就是非常簡單的工作了。四、畢業(yè)設(shè)計進度安排階段工作內(nèi)容

起止時間

備注1與uC/OSII的移植相關(guān)資料的收集、整理，了解課題2010年12.1-12.202據(jù)任務(wù)書，撰寫開題報告、研究可行性實現(xiàn)方案；2010年12.21-2011年1.203做好設(shè)計前期準備工作；根據(jù)任務(wù)書上的相關(guān)設(shè)計指標，構(gòu)思方案比較研究，形成大致的輪廓；

2011年1.21-4.14研究算法、繪制詳盡的程序流程圖及重要部分程序；

2011年4.2－5.55整理文檔與設(shè)計答辯

2011年5.6－6.2五、主要參考資料[[1]陳渝.源碼開放的嵌入式系統(tǒng)軟件分析與實踐[M].北京：航空航天大學出版社，2005[2](美)JeanJ.Labrosse.嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-II(第2版)[M].北京：航空航天大學出版社，2007[3]韋東山.嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2008[4]孫天澤.嵌入式設(shè)計及Linux驅(qū)動開發(fā)指南——基于ARM9處理器[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005[5]華清遠見嵌入式培訓中心.嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)標準教程(第2版)[M].北京：人民郵電出版社，2009[6]美)jackganssle.

嵌入式硬件[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010[7]羅克露.

嵌入式軟件調(diào)試技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，