嵌入式内核移植.docx

uC/OS-II 内核在80C51 系列单片机上的移植 近年来，嵌入式系统已成为后PC时代一个广阔的研发领域， 其应用范围越来越广。实际应用中，由于移植所花费代价最小， 原有操作系统无法支持新增应用功能时，常会采用系统移植来解决问题。uC/OS-II 作为一个高可靠，开源的嵌入式实时操作系统，具有广泛的应用；而利用廉价的80C51 实现众多传感器、控制器等电子设备的网络互联，更是具有先天优势。因此在80C51 上移植uC/OS-II 具有重要的意义 移植前首先要对移植对象，移植目标及其结构，以及移植的编译环境进行了解。这样才会起到事半功倍的效果。uC/OS-II 具有很强的可移植性，可以广泛应用于各类8位，l6 位，32 位微控制器或DSP 中。它具有完全可剥夺型的实时内核，其核心工作原理是让最高优先级的就绪任务处于运行状态；它具有多任务的特点，可以管理64 个任务，其中56个任务分配给用户；另外它具有内核可裁减性，可确定性的特点，并提供很多系统服务， 比如信号量，互斥信号量，事件标志，消息邮箱，消息队列，内存的分配和释放等。在系统移植之前，必须先了解目标机的硬件资源，然后根据特定的硬件编写相应的代码。80C51 系列单片机具有结构简单，应用灵活等特点。其硬件资源如下：CPU：8 位的微处理器；内存：片内RAM (128B)，片外RAM (64KB)、片内ROM(4KB)，片外EPROM(64KB)；时钟：片内振荡器和时钟产 生电路，振荡频率为6~12 MHZ，2 个16 位定时/计数器；中断： 5 个中断源，两级中断；外设：4 个8 位并行I/O 接口P0~P3；1 个全双工的串行I/O 口(UART)。 以下是移植的步骤，分别修改各个与硬件相关的文件： 、修改OS_CPU.H 文件 OS_CPU.H中包含两部分的代码，数据类型定义代码和与处理器相关的代码。移植主要修改与处理器相关代码。首先定义： EA=0 关中断；EA=1 开中断。这样定义即减少了程序行数，又避免了退出临界区后关中断造成的死机。由于MCS-51堆栈从下往上增长(1=向下，0=向上)，所以OS_STK_GROWTH定义为0。最后，把OSCtxSw() 预定义为OS_TASK_SW()。因为MCS-51 没有软中断指令，所以用程序调用代替。实践表明，对于MCS-51， 用子程序调用入栈，用中断返回指令RETI出栈是没有问题的。在没有中断发生的情况下复位中断系统也不会影响系统正常运 行。 、修改OS_CPU_C.C 文件 文件中，只需要修改任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit()。uC/OS-II 中每个任务都有自己的堆栈空间，并且必须声明为OS_STK 类型，主要完成对用户任务的堆栈进行初始化。OSTaskStkInit()函数总是返回栈顶地址。任务切换时，先保存当前任务堆栈内容。即把系统栈数据拷贝到用户栈；其次，恢复最高优先级任务系统堆栈。 、修改OS_CPU_ASM. ASM 文件 uC/OS-II 移植实例要求用户编写4 个简单汇编语言函数： OSStartHighRdy //使就绪态任务中优先级最高的任务开始运行OSCtxSw //低优先级任务切换到高优先级任务OSTickISR //时钟节拍中断 OSIntCtxSw //在ISR 中执行任务切换功能 OSStartHighRdy 主要完成高优先级任务寄存器的恢复。必须恢复该任务在CPU使用权被剥夺时保留下来的全部寄存器的值，以便让这个高优先级任务能够继续运行。即把用户堆栈中的PCL,PCH,PSW,ACC,B,DPL,DPH,R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7 全 部拷贝到系统堆栈，然后系统堆栈再进行POP 操作，将保存的这些值弹出到CPU 的各个寄存器。使得此高优先级任务得到运行。其中部分关键代码如下： MOVX A,@DPTR ;调整DPTR，使其指向用户堆栈的最低地址MOV R5,A ;R5=用户堆栈长度 MOV R0,#OSStkStart ; OSSktStart 为系统堆栈起始地址 restore_stack: ; 从用户堆栈到系统堆栈的copy INC DPTR INC R0 MOVX A, @DPTR MOV @R0, A DJNZ R5, restore_stack POPALL ; 为自定义宏，将所有寄存器实现出栈 OSCtxSw 为任务切换函数，实现从低优先级任务到高优先级任务切换。要实现任务切换，一般包括两个过程：①保存当前低优先级任务的全部寄存器的值以及堆栈的长度值；②恢复高优先级任务以前在CPU使用权被剥夺时保存下来的全部寄存器的值，即前一个汇编程序OSStartHighRdy 实现的功能。以下代码完成第①步操作： PUSHALL ; 用户定义的宏