實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)µC/OS-II在ARM7上的移植

1 引言

目前，嵌入式系統(tǒng)在家電、移動(dòng)電話、PDA等各種領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，程序設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜，這就需要采用一個(gè)通用的嵌入式操作系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行管理和控制。移植了操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，可大大減輕程序員的負(fù)擔(dān)，操作系統(tǒng)提供了多任務(wù)的管理功能，只需專注于每個(gè)任務(wù)的管理。對(duì)于不同的應(yīng)用，可以按照相同的步驟完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如果更換硬件平臺(tái)，則只需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行少量的移植工作，與硬件無(wú)關(guān)的應(yīng)用代碼完全無(wú)需修改，同時(shí)，可增強(qiáng)代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。

µ;C/OS-II是一種專門為微處理器設(shè)計(jì)的搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，具有源代碼公開(kāi)、可移植性和可靠性高等特點(diǎn)。由于µ;C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用編寫(xiě)的通用軟件，故在具體應(yīng)用時(shí)需根據(jù)不同單片機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行移植，其大部分代碼是用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言所寫(xiě)，只有與處理器相關(guān)的一部分代碼用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，因而具有很強(qiáng)的移植性，能在從8位到64位單片機(jī)以及DSP等超過(guò)40種不同構(gòu)架的微處理器上實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。本文主要介紹µ;C/OS-II在Samsung公司的一款ARM7TDMI的嵌入式處理器S3C44B0X上移植應(yīng)用。

要實(shí)現(xiàn)µC/OS-II在S3C44B0X的構(gòu)建、裁剪和移植，需要有S3C44B0X的編譯器，本文采用的是英蓓特公司推出的EmbestIDE for ARM編譯器。

2 µC/OS-II在S3C44B0X上移植的可行性分析

所謂移植，就是使一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核能在某個(gè)微處理器或微控制器上運(yùn)行。要使µC/OS-II能夠正常運(yùn)行，處理器必須滿足以下幾個(gè)條件：

(1)處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重人代碼；

(2)在程序中可以打開(kāi)或者關(guān)閉中斷；

(3)處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷(通常在l0~l000Hz之間)；

(4)處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧；

(5)處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器存儲(chǔ)和讀出到堆棧(或者內(nèi)存)的指令。Samsung公司的S3C44BOX處理器能夠滿足以上的要求，所以可以將µC/OS-II移植到S3C44B0X上。

3 µC/OS-II在S3C44B0X上移植的概要

µC/OS-II硬件和軟件的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖中可以看出，對(duì)µC/OS-II的移植實(shí)際上就是對(duì)與處理器有關(guān)的代碼進(jìn)行重寫(xiě)或修改。本文中移植代碼結(jié)構(gòu)由四部分組成，分別是用戶代碼部分、核心代碼部分、設(shè)置代碼部分、與處理器相關(guān)的移植代碼部分。用戶代碼即應(yīng)用軟件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶的具體要求，例如本文中和PC機(jī)的串口通訊代碼；核心代碼部分, 包含OS_CORE.C、COS_FLAG.C、OS_MBOX.C、OS_MEME.C、OS_Q.C、OS_SEM.C、OS_TASK.C、 OS_TIME.C、µC/OS-II.C、µC/OS-II.H 十個(gè)文件；設(shè)置代碼部分，即µC/OS-II配置代碼，包含OS_CFG.H、INCLUDES.H 兩個(gè)文件，用來(lái)配置事件控制塊的數(shù)目以及是否包含消息管理相關(guān)代碼等；與處理器相關(guān)代碼即µC/OS-II要移植的處理器配置代碼，包含 OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C三個(gè)文件，在µC/OS-II的移植過(guò)程中，用戶所需要關(guān)注的就是這部分文件。

圖1 µC/OS-II軟硬件體系結(jié)構(gòu)

4 µC/OS-II在S3C44B0X上移植代碼分析

4.1 OS_CPU.H文件分析

OS_CPU.H包括用#define定義的與處理器有關(guān)的常量、宏和類型定義。

（1）定義與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型。

µC/OS-II為了保證可移植性，程序中沒(méi)有直接使用int、unsigned int等定義，而是自己定義了一套數(shù)據(jù)類型，例如，INT8U表示8位無(wú)符號(hào)整型，INT16U表示16位無(wú)符號(hào)整型等。對(duì)于ARM這樣的32位內(nèi)核，INT16U是unsigned short型；若是16位的處理器，則是unsigned int型。不能使用bit型變量，把BOOLEAN型定義成unsigned char型。另外S3C44B0X數(shù)據(jù)寬度和堆棧寬度都是32位，分別將OS_STK和OS_CPU_SR定義成unsigned int型。

（2）義堆棧增長(zhǎng)方向

在µC/OS-II中，用OS_STK_GROWTH來(lái)設(shè)置堆棧的增長(zhǎng)方向，OS_STK_GROWTH為0表示堆棧從低地址向高地址增長(zhǎng)；OS_STK_GROWTH為l表示堆棧從高地址向低地址增長(zhǎng)，其宏定義為：

#define OS_STK_GROWTH l； //堆棧從高地址向低地址增長(zhǎng)

#define OS_STK_GROWTH 0； //堆棧從低地址向高地址增長(zhǎng)