ucos在arm7 上的移植.txt

在arm7上ucos的移植介绍了一些移植文件和移植方法。

恢复该任务的现场();             /*于是便可通过刚取得的栈顶指针恢复该任务 */
  执行中断返回指令; /*若OSCtxSw含有软中断指令则需中断返回，本移植不使用软中断*/
}
表2  OSCtxSw函数的伪代码
3） OSIntCtxSw() 函数
该函数用于中断级的上下文切换。由于CPU响应时钟节拍中断后，处理器从svc进入了irq模式，并进入时钟节拍中断服务函数OSTickISR， OSTickISR函数发现若有高优先级任务需要运行，则系统不返回中断前的任务，而直接调度就绪的高优先级任务使之尽快得到执行，以保证实时性能。但是由于OSTickISR函数一开始已经保存过任务中断前的CPU现场，因此OSIntCtxSW()不需要再进行类似的操作。当OSTickISR调用 OSIntExit函数找出需要运行的更高优先级任务后，OSIntExit会将该任务的TCB指针放在OSTCBHighRdy中，然后 OSIntExit在最后调用OSIntCtxSW函数来从OSTCBHighRdy中获取堆栈指针然后恢复该高优先级任务的现场，使得其继续执行，并不再返回时钟节拍中断服务程序。显然，OSIntCtxSW函数的过程和OSCtxSW函数的后半部分操作相同，因此，OSCtxSW可以借用 OSIntCtxSW的代码。
4） OSTickISR（）函数
在CPU响应时钟节拍中断后，程序指针PC发生跳转后进入该函数，由于OSTickISR调用OSTimeTick函数使得所有的延时节拍不为0的任务延时节拍数减1，并调用OSIntExit函数来找出就绪的高优先级任务，若需要切换，则最后由OSIntCtxSw来完成新任务的调度，否则仍然返回到被时钟节拍中断的任务。OSTickISR函数的伪码和注释见表3。
5） ARMDisableInt和ARMEnableInt函数
ARMDisableInt是用来暂时禁止FIQ及IRQ中断的函数，ARMEnableInt则是恢复ARMDisableInt执行前的中断使能状态，二者成对使用，用来保护临界段代码不被中断破坏。本移植使用方式2，即在进入临界段代码前关中断，完成后恢复先前的中断使能状态。
void OSTickISR(void) {
  保存处理器寄存器;/*注意在irq模式下保存CPSR_svc时，要先强制切换到svc模式*/
  调用OSIntEnter(); /* 防止在嵌套的中断中发生调度 */
  给产生中断的设备清中断;  /*本操作已由OSTimeTick中的OSTimeTickHook函数完成*/
调用OSTimeTick(); /*将所有任务不为0的延时节拍数减1*/
调用OSIntExit(); /*检索就绪任务，并将需要调度的高优先级任务的堆栈指针存到
OSTCBHighRdy中去，然后调用OSIntCtxSW恢复该任务的现场*/
  恢复处理器寄存器;  
  执行中断返回指令; /*若没有中断级任务切换，则返回到中断前的任务*/
}
       表3  OSTickTime函数的伪码
下面给出OS_CPU_A.S的全部内容和注释。
; *****OS_CPU_A.S文件汇编代码开始*****
AREA    |subr|, CODE, READONLY  ;声明为代码段
;***** OSStartHighRdy代码开始*****
   EXPORT     OSStartHighRdy  ;关键词EXPORT表示声明此函数被其他文件使用，下同
   IMPORT    OSTaskSwHook    ;关键词IMPORT声明此函数/参量在其他文件中定义，下同
   IMPORT  OSTCBHighRdy    
   IMPORT  OSRunning  
OSStartHighRdy  ; 使就绪表中任务最高的优先级的任务开始运行
     BL     OSTaskSwHook      ; 调用用户的Hook函数，空函数
     LDR     r4,=OSRunning     ; 将OSRunning置1，声明多任务OS开始运行
     MOV     r5, #1                   
     STRB     r5, [r4]                                            
     LDR     r4, =OSTCBHighRdy  ; 伪指令，取得存储OSTCBHighRdy的地址
     LDR     r4, [r4]           ; 得到最高优先级任务的任务堆栈地址
     LDR     sp, [r4]           ; 切换到新任务的堆栈
     LDMFD     sp!, {r4}      ;从新任务堆栈中读取第一个参数(CPSR)到（r4）
MSR     cpsr_cxsf, r4      ;再传给cpsr，堆栈中的CPSR弹出到CPU的cpsr寄存器
LDMFD     sp!, {r0-r12,lr,pc} ;依次恢复该任务r0~r12,lr,pc，切换到该任务
; *****下面开始OSCtxSw函数，完成任务级的任务切换*****
       EXPORT     OSCtxSw
       IMPORT    OSPrioCur
       IMPORT    OSPrioHighRdy
       IMPORT    OSTCBCur
       IMPORT    OSTaskSwHook
       IMPORT    OSTCBHighRdy;该变量指向任务切换后即将运行的任务的OS_TCB        
OSCtxSw
       STMFD     sp!, {lr}    ; OSCtxSw是被调用的，lr的值就是调用前的PC值，入栈
       STMFD     sp!, {r0-r12,lr} ; 将lr和其他寄存器入栈
  MRS     r4, cpsr         ;通过MRS指令将cpsr入栈
       STMFD     sp!, {r4}     ; 被挂起的当前任务的寄存器保存完毕，下面接着保存该
;任务的堆栈指针,以便下次恢复时，可以找到其堆栈指针，便可恢复其寄存器
       LDR     r4, =OSTCBCur    ; 得到当前TCB块的地址，传给r4
       LDR        r5, [r4]     ; 将OSTCBCur中的值传给r5，注意OSTCBCur存的是指针
       STR     sp, [r5]         ; 将当前任务的sp传到OSTCBCur存的指针中去                               
; *****下面OSCtxSw准备恢复优先级更高的就绪任务，这部分可共用OSIntCtxSw的代码*****
; *****OSIntCtxSw函数开始*****
       EXPORT     OSIntCtxSw  
       IMPORT OSTaskSwHook
OSIntCtxSw                       ;准备任务切换
       BL        OSTaskSwHook     ;调用Hook函数，此为空函数
       LDR        r4, =OSTCBHighRdy  
       LDR        r4, [r4]         ;将高优先级的任务栈顶指针存到r4中
       LDR        r5, =OSTCBCur
       STR        r4, [r5]          ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy
       LDR        r6, =OSPrioHighRdy;取出高优先级
       LDRB    r6, [r6]          ;优先级，字节传送
       LDR        r5, =OSPrioCur
       STRB    r6, [r5]        ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy
       LDR        sp, [r4]        ;从r4中取得要恢复的任务的栈顶指针    
LDMFD     sp!, {r4}        ;弹出任务栈中的第一个参数，即cpsr
       MSR     cpsr_cxsf, r4    ;首先开始恢复cpsr
       LDMFD     sp!, {r0-r12,lr,pc}    ;依次恢复r0～r12，lr，pc，任务切换                                     
; *****OSTickISR开始*****
   EXPORT     OSTickISR
   IMPORT    OSIntEnter
   IMPORT    OSTimeTick
   IMPORT    OSIntExit
LINK_SAVE  DCD    0 ;用来保存时钟节拍中断前的lr，以便计算出pc而使之入栈
PSR_SAVE  DCD    0 ;用来保存中断前的spsr，中断产生时，svc模式下的cpsr存到spsr
OSTickISR             ;时钟节拍中断服务程序入口，需要用户在主函数中安装
   STMFD    sp!, {r4}     ;因为r4下面要使用，故先保存r4到irq模式的堆栈中
   LDR        r4, =LINK_SAVE ; 准备保存LR，SPSR，以便得到中断前的pc和cpsr_svc
   STR        lr, [r4]       ; LINK_SAVE = lr_irq，此时lr=PC（中断发生前）+4
   MRS        lr,    spsr       ;lr已保存，用lr取得spsr(保存的是中断前的cpsr)
   STR        lr, [r4, #4]    ; PSR_SAVE = spsr_irq
   LDMFD    sp!, {r4}       ;恢复r4    
   ORR        lr, lr,    #0x80    ;在上下文切换前，屏蔽irq中断。注意lr存的是中断前的cpsr
   MSR        cpsr_cxsf, lr     ;中断产生前是svc模式，故必须要切换到此模式下保存现场
   SUB        sp, sp, #4        ;按任务栈结构，空一个空间预留给PC    
   STMFD    sp!, {r0-r12,lr} ; 依次保存lr、r12～r0
   LDR        r4, =LINK_SAVE   ;准备保存pc，取得存svc模式下发生中断前lr的地址
   LDR        lr, [r4, #0]
   SUB        lr, lr, #4        ;中断前的pc = LINK_SAVE - 4,此前lr为异常前pc+4的值
   STR        lr, [sp, #(14*4)];保存pc到任务栈中预留的空间
   LDR        r4, [r4, #4]   ;开始保存cpsr，r4 = PSR_SAVE,即中断前的cpsr_svc
   STMFD    sp!, {r4}       ;保存svc模式下任务的cpsr，寄存器保护完毕    
      LDR        r4, =OSTCBCur  ;下面开始将该堆栈指针传给OSTCBCur所指向的指针    
   LDR        r4, [r4]       ;便于OSIntExit函数判断是否当前任务优先级最高
   STR        sp, [r4]       ;在OSTCBCur->OSTCBstkptr保存被中断的任务的栈顶指针    
   BL    OSIntEnter         ;异常前的上下文保存好之后，开始准备中断服务，将OSIntNesting++
   BL     OSTimeTick         ;将所有延时节拍不为1的任务的节拍数都减1,并清中断标志
BL  OSIntExit          ;将OSIntNesting--，并判断是否有高优先级任务就绪，若有，则调
;用OSIntCtxSw()调度该任务并不再返回; 若没有则返回到这里
   LDMFD     sp!, {r4}    ;这里sp存的仍是调用OSIntEnter前的sp，即被中断的任务栈顶指针
   MSR     cpsr_cxsf, r4    ;从堆栈中恢复中断前任务的cpsr，注意此时irq才被重新允许
   LDMFD     sp!, {r0-r12,lr,pc}    ;恢复中断前任务的 r0-r12,lr和pc，返回被中断的任务
;******OSTickISR函数代码完成，下面是临界段代码前后开关中断的函数******
       EXPORT     ARMDisableInt
ARMDisableInt
   MRS    r0, cpsr               ;由于任务和内核都运行在svc模式下，因此可方便地操作cpsr
   STMFD    sp!, {r0}          ; 保存当前的cpsr
   ORR    r0, r0, #0xc0          ;屏蔽FIQ，IRQ中断
   MSR    cpsr_c, r0               ;回写cpsr，只屏蔽IRQ中断
   MOV    pc, lr                 ;返回
       EXPORT     ARMEnableInt
ARMEnableInt                ;必须和ARMDisableInt成对使用
   LDMFD    sp!, {r0}       ;弹出在ARMDisableInt中被保存的cpsr
   MSR    cpsr_c, r0          ;恢复关中断前的cpsr    
   MOV    pc, lr              ;返回
   END                     ;汇编代码结束
;*****OS_CPU_A.S文件结束******

4    小结
本文较详细地叙述了轻量级的实时内核μC/OS-II在ARM7处理器(S344B0X)的移植过程，并给
出了简练而实用的代码，移植代码和移植思想对于μC/OS-II在其他ARM处理器上的移植具有较强的借鉴意义。
一些航空电子设备比如发动机测控系统，由于功能复杂和实时性要求较高，各任务将激烈地竞争系统硬件资源，如何合理分配资源和及时调度任务则是摆在设计人员面前的重大问题。而RTOS在多任务调度和资源管理以及程序设计与系统维护升级上具有独特的优势，笔者相信RTOS在航空电子设备中应用将日趋广泛。

参考文献
1．Jean J.Labrosse. 嵌入式实时操作系统μC/OS-II. 北京航空航天大学出版社，2003.
2．徐睿等. 基于ARM的嵌入式系统开发与应用.人民邮电出版社，2004.
3．李岩等. 基于S3C44B0X嵌入式μClinux系统原理及应用.清华大学出版社，2005.


* - 本贴最后修改时间：2006-1-1 10:46:56 修改者：servo