ucos-ii的移植44b0下.txt

ucos中文讲解 任务管理

44B0下ucos-ii的移植2007-09-03 10:21要保证ucos Ⅱ移植到微处理器后能正确运行；处理器需具备如下特性：
1） 处理器的c编译器支持可重入函数
可重入的代码指的是一段代码（如一个函数）可以被多个任务同时调用，而不必担心会破坏数据。也就是说，可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用，影响函数中的数据。下面的两个例子可以比较可重入型函数和非可重入型函数：
程序1：可重入型函数
void swap(int *x, int *y)
int temp;
temp=*x;
*x=*y;
*y=temp;
程序2：非可重入型函数
int temp;
void swap(int *x, int *y)
temp=*x;
*x=*y;
*y=temp;
程序1 中使用的是局部变量temp 作为变量。通常的C 编译器，把局部变量分配在栈中。
所以，多次调用同一个函数，可以保证每次的temp 互不受影响。而程序2 中temp 定义的是全局变量，多次调用函数的时候，必然受到影响。代码的可重入性是保证完成多任务的基础，除了在C 程序中使用局部变量以外，还需要C 编译器的支持。笔者使用的是ARM SDT 以及ADS 的集成开发环境，均可以生成可重入的代码。 

2）在程序中可以打开和关闭中断
在ucos Ⅱ中，可以通过OS_ENTER_CRITICAL()或者OS_EXIT_CRITICAL()宏来控制
系统关闭或者打开中断。这需要处理器的支持,在ARM7TDMI 的处理器上，可以设置相应的寄存器来关闭或者打开系统的所有中断。

3）处理器支持中断，并且能产生定时器中断（ucos Ⅱ是通过定时器中断来实现多任务的调度，即时间片的产生 ）ucos Ⅱ 是通过处理器产生的定时器的中断来实现多任务之间的调度的。在ARM7TDMI 的处理器上可以产生定时器中断。

4）处理器要具有一定的硬件堆栈数量
5）处理器要有将堆栈指针和其他cpu寄存器存储和读出堆栈（或者内存）的指令（如51的pop,push指令）。
ucos Ⅱ进行任务调度的时候，会把当前任务的CPU 寄存器存放到此任务的堆栈中，然后，再从另一个任务的堆栈中恢复原来的工作寄存器，继续运行另一个任务。所以，寄存器的入栈和出栈是ucos Ⅱ多任务调度的基础。
ARM7TDMI 处理器完全满足上述要求。
接下来将介绍如何把ucos Ⅱ移植到Samsung公司的一款ARM7TDMI 的嵌入式处理器——S3C44B0X 上。


ucos Ⅱ中与处理器有关的代码：os_cpu.h      os_cpu_a.asm     os_cpu_c.c
ucos Ⅱ的设置 ：                os_cfg.h      inludes.h


ucos Ⅱ在44b0上的移植
1）设置inludes.h中与处理器及编译器有关的代码

FORADS     /**********************************************************************************************************
*                                                   uC/OS-II
*                                             The Real-Time Kernel
*
*                           (c) Copyright 1992-1998, Jean J. Labrosse, Plantation, FL
*                                              All Rights Reserved
*
*                                              MASTER INCLUDE FILE
*********************************************************************************************************
*/

#include       "os_cpu.h"
#include       "os_cfg.h"
#include       "ucos_ii.h"


这里未做处理 取默认的数据类型。


FOR SDT
/*
*********************************************************************************************************
*                                                   uC/OS-II
*                                             The Real-Time Kernel
*
*                           (c) Copyright 1992-1998, Jean J. Labrosse, Plantation, FL
*                                              All Rights Reserved
*
*                                              MASTER INCLUDE FILE
**********************************************************************************************************/

#include       <stdio.h>
#include       <stdlib.h>
#include       <string.h>
#include       "os_cpu.h"
#include       "os_cfg.h"
#include       "ucos_ii.h"

#ifdef         EX3_GLOBALS
#define        EX3_EXT
#else
#define        EX3_EXT     extern
#endif

/*
*********************************************************************************************************
*                                                DATA TYPES
*********************************************************************************************************
*/

typedef struct {
       char       TaskName[30];
       INT16U     TaskCtr;
       INT16U     TaskExecTime;
       INT32U     TaskTotExecTime;
} TASK_USER_DATA;

/*
*********************************************************************************************************
*                                                 VARIABLES
*********************************************************************************************************
*/

EX3_EXT     TASK_USER_DATA     TaskUserData[10];

/*
*********************************************************************************************************
*                                            FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*/

void      DispTaskStat(INT8U id);


********************************************************************************
其他人的应用修改事例：
#define INT8U unsigned char
#define INT16U unsigned short
#define INT32U unsigned long
#define OS_STK unsigned long
#define BOOLEAN int
#define OS_CPU_SR unsigned long
#define INT8S char
extern int INTS_OFF(void);
extern void INTS_ON(void);
#define OS_ENTER_CRITICAL() { cpu_sr = INTS_OFF(); }
#define OS_EXIT_CRITICAL() { if(cpu_sr == 0) INTS_ON(); }
#define OS_STK_GROWTH 1
#define STACKSIZE 256

因为不同的微处理器有不同的字长，所以ucos Ⅱ的移植包括了一系列的类型定义以确
保其可移植性。尤其是ucos Ⅱ代码从不使用C 的short,int 和long 等数据类型，因为它们是与编译器相关的，不可移植。相反的，我们定义的整形数据结构既是可移植的又是直观的。为了方便，虽然ucos Ⅱ不是用浮点数据，但我们还是定义了浮点数据类型。
例如，INT16U 数据类型总是代表16 位的无符号整数。现在，ucos Ⅱ和用户的应用程序就可以估计出声明为该数据类型的变量的取值范围是0~65535。将ucos Ⅱ移植到32 位的处理器上也就意味着INT16U 实际被声明为无符号短整形数据结构而不是无符号整数数据结构。但是，μC/OS-Ⅱ所处理的仍然是INT16U。用户必须将任务堆栈的数据类型告诉给μC/OS-Ⅱ。这个过程是通过为OS_STK 声明正确的C 数据类型来完成的。我们的处理器上的堆栈成员是16 位的，所以将OS_TSK 声明为无符号整形数据类型。所有的任务堆栈都必须用OS_TSK 声明数据类型。
2）OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()
与所有的实时内核一样，μC/OS-Ⅱ需要先禁止中断再访问代码的临界区，并且在访问完
毕后重新允许中断。这就使得μC/OS-Ⅱ能够保护临界区代码免受多任务或中断服务例程
（ISR）的破坏。在S3C44B0X 上是通过两个函数（OS_CPU_A.S）实现开关中断的。
INTS_OFF
mrs r0, cpsr ; 当前CSR
mov r1, r0 ; 复制屏蔽
orr r1, r1, #0xC0 ; 屏蔽中断位
msr CPSR, r1 ; 关中断(IRQ and FIQ)
and r0, r0, #0x80 ; 从初始CSR 返回FIQ 位
mov pc,lr ; 返回
INTS_ON
mrs r0, cpsr ; 当前CSR
bic r0, r0, #0xC0 ; 屏蔽中断
msr CPSR, r0 ; 开中断(IRQ and FIQ)
mov pc,lr ; 返回

3）OS_STK_GROWTH
绝大多数的微处理器和微控制器的堆栈是从上往下长的。但是某些处理器是用另外一种方式工作的。μC/OS-Ⅱ被设计成两种情况都可以处理，只要在结构常量OS_STK_GROWTH中指定堆栈的生长方式就可以了。
置OS_STK_GROWTH 为0 表示堆栈从下往上长。
置OS_STK_GROWTH 为1 表示堆栈从上往下长。


用c语言编写6个与操作系统相关的函数（OS_CPU_C.C）
1. OsTaskStKInit()
OSTaskCreate（）和OSTaskCreateExt（）通过调用OSTaskStkInit（）来初始化任务的堆
栈结构。因此，堆栈看起来就像刚发生过中断并将所有的寄存器保存到堆栈中的情形一样。
图12-2 显示了OSTaskStkInt（）放到正被建立的任务堆栈中的东西。这里我们定义了堆栈是
从上往下长的。
在用户建立任务的时候，用户传递任务的地址，pdata 指针，任务的堆栈栈顶和任务的
优先级给OSTaskCreate（）和OSTaskCreateExt（）。一旦用户初始化了堆栈，OSTaskStkInit
（）就需要返回堆栈指针所指的地址。OSTaskCreate（）和OSTaskCreateExt（）会获得该地
址并将它保存到任务控制块（OS_TCB）中。
OS_STK * OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt)
{
unsigned int * stk;
stk = (unsigned int *)ptos; /* 装载堆栈指针*/
opt++;
/* 为新任务建立堆栈*/
*--stk = (unsigned int) task; /* pc */
*--stk = (unsigned int) task; /* lr */
*--stk = 12; /* r12 */
*--stk = 11; /* r11 */
*--stk = 10; /* r10 */
*--stk = 9; /* r9 */
*--stk = 8; /* r8 */
*--stk = 7; /* r7 */
*--stk = 6; /* r6 */
*--stk = 5; /* r5 */
*--stk = 4; /* r4 */
*--stk = 3; /* r3 */
*--stk = 2; /* r2 */
*--stk = 1; /* r1 */
*--stk = (unsigned int) pdata; /* r0 */
*--stk = (SUPMODE); /* cpsr */
*--stk = (SUPMODE); /* spsr */
return ((OS_STK *)stk);
}
2).OSTaskCreateHook 
当用OSTaskCreate（）和OSTaskCreateExt （）建立任务的时候就会调用OSTaskCreateHook
（）。该函数允许用户或使用移植实例的用户扩展μC/OS-Ⅱ功能。当μC/OS-Ⅱ设置完了自己的内部结构后，会在调用任务调度程序之前调用OSTaskCreateHook（）。该函数被调用的时候中断是禁止的。因此用户应尽量减少该函数中的代码以缩短中断的响应时间。当OSTaskCreateHook（）被调用的时候，它会收到指向已建立任务的OS_TCB 的指针，这样它就可以访问所有的结构成员了。
函数原型：
void OSTaskCreateHook (OS_TCB *ptcb)

3).OsTaskDelHook()
当任务被删除的时候就会调用OSTaskDelHook（）。该函数在把任务从μC/OS-Ⅱ的内部
任务链表中解开之前被调用。当OSTaskDelHook（）被调用的时候，它会收到指向正被删除任务的OS_TCB 的指针，这样它就可以访问所有的结构成员了。OSTaskDelHook（）可以来检验TCB 扩展是否被建立（一个非空指针）并进行一些清除操作。
函数原型：
void OSTaskDelHook (OS_TCB *ptcb)

4.OsTaskSwHook()
当发生任务切换的时候就会调用OSTaskSwHook（）。OSTaskSwHook（）可以直接访问
OSTCBCur 和OSTCBHighRdy，因为它们是全局变量。OSTCBCur 指向被切换出去的任务OS_TCB，而OSTCBHighRdy 指向新任务OS_TCB。注意在调用OSTaskSwHook（）期间中断一直是被禁止的。因此用户应尽量减少该函数中的代码以缩短中断的响应时间。
函数原型：
void OSTaskSwHook (void)

5.OsTaskStatHook()
OSTaskStatHook（）每秒钟都会被OSTaskStat（）调用一次。用户可以用OSTaskStatHook
（）来扩展统计功能。例如，用户可以保持并显示每个任务的执行时间，每个任务所用的CPU 份额，以及每个任务执行的频率等。
函数原型：
void OSTaskStatHook (void)

6.OsTimeTickHook()
OSTimeTickHook（）在每个时钟节拍都会被OSTaskTick（）调用。实际上，OSTimeTickHook
（）是在节拍被μC/OS-Ⅱ真正处理，并通知用户的移植实例或应用程序之前被调用的。
函数原型：
void OSTimeTickHook (void)
后5 个函数为钩子函数，可以不加代码。只有当OS_CFG.H 中的OS_CPU_HOOKS_EN
被置为1 时才会产生这些函数的代码。


用汇编语言编写4个与处理器相关的函数（OS_CPU_a.asm）
(1)OsStartHighRdy();运行优先级最高的就绪任务
OSStartHighRdy
LDR r4, addr_OSTCBCur ; 得到当前任务TCB 地址
LDR r5, addr_OSTCBHighRdy ; 得到最高优先级任务TCB 地址
LDR r5, [r5] ; 获得堆栈指针
LDR sp, [r5] ; 转移到新的堆栈中
STR r5, [r4] ; 设置新的当前任务TCB 地址
LDMFD sp!, {r4} ;
MSR SPSR, r4
LDMFD sp!, {r4} ; 从栈顶获得新的状态
MSR CPSR, r4 ; CPSR 处于SVC32Mode 摸式
LDMFD sp!, {r0-r12, lr, pc } ; 运行新的任务

(2)OS_TaSK_SW();任务级的任务切换函数
OS_TASK_SW
STMFD sp!, {lr} ; 保存pc
STMFD sp!, {lr} ; 保存lr
STMFD sp!, {r0-r12} ; 保存寄存器和返回地址
MRS r4, CPSR
STMFD sp!, {r4} ; 保存当前的PSR
MRS r4, SPSR
STMFD sp!, {r4} ; 保存SPSR
; OSPrioCur = OSPrioHighRdy
LDR r4, addr_OSPrioCur
LDR r5, addr_OSPrioHighRdy
LDRB r6, [r5]
STRB r6, [r4]
; 得到当前任务TCB 地址
LDR r4, addr_OSTCBCur
LDR r5, [r4]
STR sp, [r5] ; 保存sp 在被占先的任务的TCB
; 得到最高优先级任务TCB 地址
LDR r6, addr_OSTCBHighRdy
LDR r6, [r6]
LDR sp, [r6] ; 得到新任务堆栈指针
; OSTCBCur = OSTCBHighRdy
STR r6, [r4] ; 设置新的当前任务的TCB 地址
;保存任务方式寄存器