ucos ii的51单片机移植

1.    μC/OS-Ⅱ概述

μC/OS-Ⅱ在特定处理器上的移植大部分工作集中在多任务切换的实现上，这部分代码主要用来保存和恢复处理器的现场。但许多操作如读/写寄存器不能用C语言而只能用汇编来实现。

将μC/OS-Ⅱ移植到ARM处理器上，只需要修改与处理器相关的3个文件:OS_CPU.H，OS_CPU_C.C，OS_CPU_A.ASM。

2.    OS_CPU.H的移植

1)    数据类型的定义

typedef  unsigned  char   BOOLEAN;

typedef  unsigned  char   INT8U;

typedef  signed    char   INT8S;

typedef  unsigned  short  INT16U;

typedef  signed    short  INT16S;

typedef  unsigned  int    INT32U;

typedef  signed    int    INT32S;

typedef  float            FP32;

typedef  double           FP64;

typedef  unsigned  int    OS_STK;

typedef  unsigned  int    OS_CPU_SR;

2)    ARM处理器相关的宏定义

#define  OS_ENTER_CRITICAL()  ARMDisableINT

#define  OS_EXIT_CRITICAL()   ARMEnableINT

3)    堆栈增长方向的定义

#define  OS_STK_GROWTH        1

3.    OS_CPU_C.C的移植

1)    任务椎栈初始化

任 务椎栈初始化函数由OSTaskCreat()或OSTaskCreatEXT()调用，用来初始化任务并返回新的堆栈指针STK.初始状态的堆栈模拟发 生一次中断后的堆栈结构,在ARM体系结构下，任务堆栈空间由高到低将依次保存着PC，LR，R12…R0，CPSR，SPSR。堆栈初始化结束 后，OSTaskSTKInit()返回新的堆栈栈顶指针OSTaskCreat()或OSTaskCreatEXT()将新的指针保存的OS_TCB 中。

OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT16U opt)

{

    OS_STK *stk;

    opt    = opt;             /* 'opt' is not used, prevent warning */

    stk    = ptos;                /* Load stack pointer                 */

 *stk   = (OS_STK)task;    /* Entry Point                        */

    *--stk = 0;               /* R14 (LR)         */

    *--stk = 0;               /* R12              */

    *--stk = 0;              /* R11              */

    *--stk = 0;              /* R10              */

    *--stk = 0;              /* R9               */

    *--stk = 0;              /* R8               */

    *--stk = 0;              /* R7               */

    *--stk = 0;              /* R6               */

    *--stk = 0;               /* R5               */

    *--stk = 0;               /* R4               */

    *--stk = 0;               /* R3               */

    *--stk = 0;               /* R2               */

    *--stk = 0;               /* R1               */

    *--stk = unsigned int pdata; /* R0            */

    *--stk = USER_USING_MODE|0X00;

    *--stk = 0;              /* OSEnterSum        */

    return (stk);

}

2)    系统Hook()函数

这些函数在特定的系统动作时被调用，允许执行函数中的用户代码。这些函数默认是空函数，用户根据实际情况添加相关代码。

OSInitHookBegin()

OSInitHookEnd()

OSTaskCreateHook()

OSTaskDelHook()

OSTaskIdleHook()

OSTaskStatHook()

OSTaskStkInit()

OSTaskSwHook()

OSTCBInitHook()

OSTimeTickHook()

4.    OS_CPU_A.ASM的移植

1)    退出临界区和进入临界区代码

它们分别是退出临界区和进入临界区代码的宏实现，主要用于在进入临界区之前关闭中断，在退出临界区后恢复原来的中断状态。

ARMDisableINT

        MRS     R0,CPSR                     ; Set IRQ and FIQ bits in CPSR to disable all interrupts

        ORR     R1,R0,#NO_INT

        MSR     CPSR_c,R1

        MRS     R1,CPSR                     ; Confirm that CPSR contains the proper interrupt disable flags

        AND     R1,R1,#NO_INT

        CMP     R1,#NO_INT

        BNE     OS_CPU_SR_Save              ; Not properly disabled (try again)

        BX      LR                          ; Disabled, return the original CPSR contents in R0

ARMEnableINT

       MSR     CPSR_c,R0

        BX      LR

2) 任务级任务切换

任 务级任务切换函数OS_TasK_Sw()是当前任务因为被阻塞而主动请求CPU高度时被执行的，由于此时的任务切换都是在非异常模式直进行的，因此区别 于中断级别的任务切换。它的工作是先将当前任务的CPU现场保存到该任务的堆栈中，然后获得最高优先级任务的堆栈指针，从该堆栈中恢复此任务的CPU现 场，使之继续运行，从而完成任务切换。

OSCtxSw

; SAVE CURRENT TASK'S CONTEXT

STMFD SP!, {LR} ; Push return address

STMFD SP!, {LR}

STMFD SP!, {R0-R12} ; Push registers

MRS R4, CPSR ; Push current CPSR

TST LR, #1 ; See if called from Thumb mode

ORRNE R4, R4, #0x20 ; If yes, Set the T-bit

STMFD SP!, {R4}

LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;

LDR R5, [R4]

STR SP, [R5]

LDR R0, OS_TaskSwHook ; OSTaskSwHook();

MOV LR, PC

BX R0

LDR R4, OS_PrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy

LDR R5, OS_PrioHighRdy

LDRB R6, [R5]

STRB R6, [R4]

LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy;

LDR R6, OS_TCBHighRdy

LDR R6, [R6]

STR R6, [R4]

LDR SP, [R6] ; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

;STORE NEW TASK'S CONTEXT

LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR

MSR SPSR_cxsf, R4

LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context

3) 中断级任务切换函数

① 该 函数由OSIntExit()和OSExIntExit()调用，它若在时钟中断ISR中发现有高优先级任务等特的时候信号到来，则需要在中断退出后并不 返回被中断的，的而是直接调度就绪的高高优先级任务执行.这样做的目的主要是能够尽快的让优先级高的任务得到响应，进而保证系统的实时性。

OSIntCtxSw

LDR R0, OS_TaskSwHook ; OSTaskSwHook();

MOV LR, PC

BX R0

LDR R4, OS_PrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy

LDR R5, OS_PrioHighRdy

LDRB R6,[R5]

STRB R6,[R4]

LDR R4,OS_TCBCur ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy;

LDR R6,OS_TCBHighRdy

LDR R6,[R6]

STR R6,[R4]

LDR SP,[R6] ; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

; RESTORE NEW TASK'S CONTEXT

LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR

MSR SPSR_cxsf, R4

LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context

② 两种形式的中断程序

OS_CPU_IRQ_ISR

STMFD SP!, {R1-R3} ; PUSH WORKING REGISTERS ONTO IRQ STACK

MOV R1, SP ; Save IRQ stack pointer

ADD SP, SP,#12 ; Adjust IRQ stack pointer

SUB R2, LR,#4 ; Adjust PC for return address to task

MRS R3, SPSR ; Copy SPSR (i.e. interrupted task's CPSR) to R3

MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode

; SAVE TASK'S CONTEXT ONTO TASK'S STACK

STMFD SP!, {R2} ; Push task's Return PC

STMFD SP!, {LR} ; Push task's LR

STMFD SP!, {R4-R12} ; Push task's R12-R4

LDMFD R1!, {R4-R6} ; Move task's R1-R3 from IRQ stack to SVC stack

STMFD SP!, {R4-R6}

STMFD SP!, {R0} ; Push task's R0 onto task's stack

STMFD SP!, {R3} ; Push task's CPSR (i.e. IRQ's SPSR)

LDR R0, OS_IntNesting ; OSIntNesting++;

LDRB R1, [R0]

ADD R1, R1,#1

STRB R1, [R0]

CMP R1, #1 ; if (OSIntNesting == 1) {

BNE OS_CPU_IRQ_ISR_1

LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP

LDR R5, [R4]

STR SP, [R5] ; }

OS_CPU_IRQ_ISR_1

MSR CPSR_c, #(NO_INT | IRQ32_MODE) ; Change to IRQ mode (to use the IRQ stack to handle interrupt)

LDR R0, OS_CPU_IRQ_ISR_Handler ; OS_CPU_IRQ_ISR_Handler();

MOV LR, PC

BX R0

MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode

LDR R0, OS_IntExit ; OSIntExit();

MOV LR, PC

BX R0 ; RESTORE NEW TASK'S CONTEXT

LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR

MSR SPSR_cxsf, R4

LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context

RSEG CODE:CODE:NOROOT(2)

CODE32

OS_CPU_FIQ_ISR

STMFD SP!, {R1-R3} ; PUSH WORKING REGISTERS ONTO FIQ STACK

MOV R1, SP ; Save FIQ stack pointer

ADD SP, SP,#12 ; Adjust FIQ stack pointer

SUB R2, LR,#4 ; Adjust PC for return address to task

MRS R3, SPSR ; Copy SPSR (i.e. interrupted task's CPSR) to R3

MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode

; SAVE TASK'S CONTEXT ONTO TASK'S STACK

STMFD SP!, {R2} ; Push task's Return PC

STMFD SP!, {LR} ; Push task's LR

STMFD SP!, {R4-R12} ; Push task's R12-R4

LDMFD R1!, {R4-R6} ; Move task's R1-R3 from FIQ stack to SVC stack

STMFD SP!, {R4-R6}

STMFD SP!, {R0} ; Push task's R0 onto task's stack

STMFD SP!, {R3} ; Push task's CPSR (i.e. FIQ's SPSR)

; HANDLE NESTING COUNTER

LDR R0, OS_IntNesting ; OSIntNesting++;

LDRB R1, [R0]

ADD R1, R1,#1

STRB R1, [R0]

CMP R1, #1 ; if (OSIntNesting == 1){

BNE OS_CPU_FIQ_ISR_1

LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP

LDR R5, [R4]

STR SP, [R5] ; }

OS_CPU_FIQ_ISR_1

MSR CPSR_c, #(NO_INT | FIQ32_MODE) ; Change to FIQ mode (to use the FIQ stack to handle interrupt)

LDR R0, ??OS_CPU_FIQ_ISR_Handler ; OS_CPU_FIQ_ISR_Handler();

MOV LR, PC

BX R0

MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode

LDR R0, OS_IntExit ; OSIntExit();

MOV LR, PC

BX R0 ; RESTORE NEW TASK'S CONTEXT

LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR

MSR SPSR_cxsf, R4

LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context

4) OSStartHighRdy()函数

该 函数是在OSStart()多任务启动后，负责从最高优先级任务的TCB控制块中获得该任务的堆栈指针SP通过SP依次将CPU现场恢复。这时系统就将控 制权交给用户创建的该任务进程，直到该任务被阻塞或者被更高优先级的任务抢占CPU。该函数仅仅在多任务启动时被执行一次，用来启动第一个也即最高优先级 任务。

OSStartHighRdy

MSR CPSR_cxsf, #0xD3 ; Switch to SVC mode with IRQ and FIQ disabled

LDR R0, ??OS_TaskSwHook ; OSTaskSwHook();

MOV LR, PC

BX R0

LDR R4, OS_Running ; OSRunning = TRUE

MOV R5, #1

STRB R5, [R4]

; SWITCH TO HIGHEST PRIORITY TASK

LDR R4, OS_TCBHighRdy ; Get highest priority task TCB address

LDR R4, [R4] ; get stack pointer

LDR SP, [R4] ; switch to the new stack

LDR R4, [SP], #4 ; pop new task's CPSR

MSR SPSR_cxsf,R4

LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; pop new task's context

2. 多任务应用程序的编写

1) C语言入口函数

函数Main()为C语言入口函数，所有C程序从这里开始运行，在该函数中进行如下操作：

③ 调用函数ARMTaskgetInit初始化ARM处理器

④ 调用OSInit初始化系统

⑤ 调用OSTaskCreat函数创建任务：Task1和Task2

⑥ 调用ARMTaskgetStart函数启动时钟节拍中断

⑦ 调用OSStart启动系统任务调度

#include “config.h”

OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE];

OS_STK TaskStk[TASK_STK_SIZE];

int Main(void){

OSInit();

OSTaskCreate(Task1,(void*)0,&TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1],0);

OSStart();

return();

}

2) 任务处理函数

① Task1

void Task1(void *pdata){

pdata=pdata;

TargetInit();

For(;{

OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/50);

If(GetKey()!=KEY1) {

continue;

}

OSTaskCreate(Task2,(void *)0,&TaskStk[TASK_STK_SIZE-1],10);

While(GetKey()!=0) {

OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/50);

}

}

}

② Task2

void Task2(void *pdata){

pdata=pdata;

BeeMoo();

OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/8);

BeeMoo();

OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/4);

BeeMoo();

OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/8);

OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);

}