μC/OS-II在嵌入式開發(fā)平臺上進(jìn)行移植的一般方法和技巧

引言

---實(shí)時操作系統(tǒng)的使用，能夠簡化嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)，有效地確保穩(wěn)定性和可靠性，便于維護(hù)和二次開發(fā)。

μC/OS-II是一個基于搶占式的實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核，可固化、可剪裁、具有高穩(wěn)定性和可靠性，除此以外，μC/OS-II的鮮明特點(diǎn)就是源碼公開，便于移植和維護(hù)。

在μC/OS-II官方的主頁上可以查找到一個比較全面的移植范例列表。但是，在實(shí)際的開發(fā)項(xiàng)目中，仍然沒有針對項(xiàng)目所采用芯片或開發(fā)工具的合適版本。那么，不妨自己根據(jù)需要進(jìn)行移植。

本文則以在TMS320C6711 DSP上的移植過程為例，分析了μC/OS-II在嵌入式開發(fā)平臺上進(jìn)行移植的一般方法和技巧。μC/OS-II移植的基本步驟

在選定了系統(tǒng)平臺和開發(fā)工具之后，進(jìn)行μC/OS-II的移植工作，一般需要遵循以下的幾個步驟：

● 深入了解所采用的系統(tǒng)核心

● 分析所采用的C語言開發(fā)工具的特點(diǎn)

● 編寫移植代碼

● 進(jìn)行移植的測試

● 針對項(xiàng)目的開發(fā)平臺，封裝服務(wù)函數(shù)

(類似80x86版本的PC.C和PC.H)

系統(tǒng)核心

無論項(xiàng)目所采用的系統(tǒng)核心是MCU、DSP、MPU，進(jìn)行μC/OS-II的移植時，所需要關(guān)注的細(xì)節(jié)都是相近的。

首先，是芯片的中斷處理機(jī)制，如何開啟、屏蔽中斷，可否保存前一次中斷狀態(tài)等。還有，芯片是否有軟中斷或是陷阱指令，又是如何觸發(fā)的。

此外，還需關(guān)注系統(tǒng)對于存儲器的使用機(jī)制，諸如內(nèi)存的地址空間，堆棧的增長方向，有無批量壓棧的指令等。

在本例中，使用的是TMS320C6711 DSP。這是TI公司6000系列中的一款浮點(diǎn)型號，由于其時鐘頻率非常高，且采用了超常指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)、類RISC指令集、多級流水等技術(shù)，所以運(yùn)算性能相當(dāng)強(qiáng)大，在通信設(shè)備、圖像處理、醫(yī)療儀器等方面都有著廣泛的應(yīng)用。

在C6711中，中斷有3種類型，即復(fù)位、不可屏蔽中斷(NMI)和可屏蔽中斷(INT4-INT15)?？善帘沃袛嘤蒀SR寄存器控制全局使能，此外也可用IER寄存器分別置位使能。而在C6711中并沒有軟中斷機(jī)制，所以μC/OS-II的任務(wù)切換需要編寫一個專門的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

此外，C6711也沒有專門的中斷返回指令、批量壓棧指令，所以相應(yīng)的任務(wù)切換代碼均需編程完成。由于采用了類RISC核心，C6711的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，只有A0-A15和B0-B15這兩組32bit的通用寄存器。

C語言開發(fā)工具

無論所使用的系統(tǒng)核心是什么，C語言開發(fā)工具對于μC/OS-II是必不可少的。

最簡單的信息可以從開發(fā)工具的手冊中查找，比如：C語言各種數(shù)據(jù)類型分別編譯為多少字節(jié);是否支持嵌入式匯編，格式要求怎樣;是否支持“interrupt”非標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵字聲明的中斷函數(shù);是否支持匯編代碼列表(liST)功能，等等。

上述的這樣一些特性，會給嵌入式的開發(fā)帶來很多便利。TI的C語言開發(fā)工具CCS for C6000就包含上述的所有功能。

而在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步地弄清開發(fā)工具的一些技術(shù)細(xì)節(jié)，以便進(jìn)行之后真正的移植工作。

首先，開啟C編譯器的“匯編代碼列表(list)”功能，這樣編譯器就會為每個C語言源文件生成其對應(yīng)的匯編代碼文件。

在CCS開發(fā)環(huán)境中的方法是：在菜單“/Project/Build optioNS”的“FeedBACK”欄中選擇“Interlisting：Opt/C and ASM(-s)”;或者，也可以直接在CCS的C編譯命令行中加上“-s”參數(shù)。

然后分別編寫幾個簡單的函數(shù)進(jìn)行編譯，比較C源代碼和編譯生成的匯編代碼。例如：

void FUNC_TEMP (void)

{

Func_tmp2(); //調(diào)用任一個函數(shù)

}

在CCS中編譯后生成的ASM代碼為：

.asg B15, SP // 宏定義

_FUNC_TEMP:

STW B3,*SP--(8) // 入棧

NOP 2

CALL _ Func_tmp2 //-----------

MVKL BACK, B3 // 函數(shù)調(diào)用

MVKH BACK, B3 //-----------

NOP 3

BACK: LDW *++SP(8),B3 // 出棧

NOP 4

RET B3 // 函數(shù)返回

NOP 5

由此可見，在CCS編譯器的規(guī)則中，B15寄存器被用作堆棧指針，使用通用存取指令進(jìn)行棧操作，而且堆棧指針必須以8字節(jié)為單位改變。

此外，B3寄存器被用來保存函數(shù)調(diào)用時的返回地址，在函數(shù)執(zhí)行之前需要入棧保護(hù)，直到函數(shù)返回前再出棧。

當(dāng)然，CCS的C編譯器對于每個通用寄存器都有約定的用途，但對于μC/OS-II的移植來說，了解以上信息就足夠了。

最后，再編寫一個用“interrupt”關(guān)鍵字聲明的函數(shù)：

interrupt void ISR_TEMP (void)

{

int a;

a=0;

}

生成的ASM代碼為：

_ISR_TEMP:

STW B4,*SP--(8) // 入棧

NOP 2

ZERO B4 //---------

STW B4,*+SP(4) // a=0

NOP 2 //----------

B IRP // 中斷返回

LDW *++SP(8),B4 // 出棧

NOP 4

與前一段代碼相比，對于中斷函數(shù)的編譯，有兩點(diǎn)不同：

● 函數(shù)的返回地址不再使用B3寄存器，相應(yīng)地也無需將B3入棧。(IRP寄存器能自動保存中斷發(fā)生時的程序地址)

● 編譯器會自動統(tǒng)計中斷函數(shù)所用到的寄存器，從而在中斷一開始將他們?nèi)咳霔１Ｗo(hù)——例如上述程序段中，只用到了B4寄存器。

編寫移植代碼

在深入了解了系統(tǒng)核心與開發(fā)工具的基礎(chǔ)上，真正編寫移植代碼的工作就相對比較簡單了。

μC/OS-II自身的代碼絕大部分都是用ANSI C編寫的，而且代碼的層次結(jié)構(gòu)十分干凈，與平臺相關(guān)的移植代碼僅僅存在于OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C以及OS_CPU.H這三個文件當(dāng)中。

在移植的時候，結(jié)合前面兩個步驟中已經(jīng)掌握的信息，基本上按照《嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)μC/OS-II》一書的相關(guān)章節(jié)的指導(dǎo)來做就可以了。

但是，由于系統(tǒng)核心、開發(fā)工具的千差萬別，在實(shí)際項(xiàng)目中，一般都會有一些處理方法上的不同，需要特別注意。以C6711的移植為例：

● 中斷的開啟和屏蔽的兩個宏定義為：

#define OS_ENTER_CRITICAL() Disable_int()

#define OS_EXIT_CRITICAL() Enable_int()