LPC2292芯片的μC/OS-II硬件抽象層構建

引言

　　為了便于操作系統(tǒng)在不同硬件結構上進行移植，美國微軟公司首先提出了將底層與硬件相關的部分單獨設計成硬件抽象層（Hardware Abstraction Layer,HAL）的思想。硬件抽象層的引入大大推動了嵌入式操作系統(tǒng)的通用程度，為嵌入式操作系統(tǒng)的廣泛應用提供了可能。

1 μC/OS-II簡介

　　μC/OS-II實時操作系統(tǒng)是一種開發(fā)源碼的實時操作系統(tǒng)，可固化，可剪裁，具有高穩(wěn)定性和可靠性。它最鮮明的特點就是源碼公開，便于移植和維護。目前μC/OS-II版本2.52，通過了美國航空管理局的安全認證，其穩(wěn)定性和可用性是經過實踐的。μC/OS-II的應用已經覆蓋了諸多領域，如照相機、醫(yī)療器械、音像設備等。

2 硬件抽象層簡介

　　硬件抽象層隱藏特定平臺的硬件接口細節(jié),為操作系統(tǒng)提供虛擬硬件平臺,使其具有硬件無關性,可在多種平臺上進行移植。它通過硬件抽象層接口向操作系統(tǒng)以及應用程序提供對硬件進行抽象后的服務。它主要有以下特點：

① 硬件相關性。作為操作系統(tǒng)與硬件之間的接口，硬件抽象層（HAL）必須為操作系統(tǒng)提供具體操作硬件的方法。
② 操作系統(tǒng)相關性。不同的操作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結構，因此，不同的操作系統(tǒng)具有特定的硬件接口形式。

　　硬件抽象層是一個處于硬件之上，操作系統(tǒng)之下的軟件層次。它主要功能包括：

① 對系統(tǒng)硬件進行初始化；
② 為操作系統(tǒng)提供各種操作硬件的接口函數(shù)。

　　系統(tǒng)硬件的初始化方法，主要由硬件廠家提供；操作系統(tǒng)的各種硬件接口函數(shù)和宏定義，則需要通過硬件和操作系統(tǒng)的使用者在熟悉了操作系統(tǒng)和硬件平臺后自行編寫。μC/OS-II需要完成的硬件接口主要包括：類型的定義、任務上下文切換、中斷處理、任務堆棧初始化和定時處理。

　　圖1為硬件抽象層的功能示意圖。

圖1 硬件抽象層功能示意圖

3 在LPC2292上構建硬件抽象層

3.1 LPC2292簡介

　　LPC2292/LPC2294 微控制器是基于一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的16/32 位ARM7TDMIS CPU，帶有256 KB 嵌入的高速Flash 存儲器。128 位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32 位代碼能夠在最高時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用16 位Thumb 模式將代碼規(guī)模減小30%以上，而性能的損失卻很小。

　　由于LPC2292/LPC2294 的144 腳封裝、極低的功耗、多個32 位定時器、8 通道10 位ADC、2/4 （LPC2292/LPC2294）高級CAN、PWM 通道以及多達9 個外部中斷引腳，使它們特別適用于汽車、工業(yè)控制應用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯維護總線。LPC2292/LPC2294 含有76（使用了外部存儲器）到112 個（單片）可用GPIO 口。由于內置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網關、協(xié)議轉換器以及許多其他的應用中。

3.2 類型定義

　　在將μC/OS-II移植到LPC2292處理器上時,首先進行基本配置和數(shù)據類型定義。重新定義數(shù)據類型是為了增加代碼的可移植性，因為不同的編譯器所提供的同一數(shù)據類型的數(shù)據長度并不相同，例如int型,在有的編譯器中是16 位,而在另外一些編譯器中則是32 位。所以,為了便于移植，需要重新定義數(shù)據類型。μC/OS-II類型定義如下：

　　typedef unsigned char BOOLEAN;/*布爾變量*/
　　typedef unsigned char INT8U;/*無符號8位整型變量*/
　　typedef signed char INT8S;/*有符號8位整型變量*/
　　typedef unsigned short INT16U;/*無符號16位整型變量*/
　　typedef signed short INT16S;/*有符號16位整型變量*/
　　typedef unsigned int INT32U;/*無符號32位整型變量*/
　　typedef signed intINT32S;/*有符號32位整型變量*/
　　typedef floatFP32;/*單精度浮點數(shù)（32位長度）*/
　　typedef doubleFP64;/*雙精度浮點數(shù)（64位長度）*/
　　typedef INT32UOS_STK;/*堆棧是32位寬度*/

3.3 任務堆棧初始化

　　在μC/OS-II中，函數(shù)OSTaskStkInit（）對任務堆棧進行初始化,在LPC2292中,任務堆棧空間由高到低依次為PC ,LR，R12 ,R11，…，R1，R0，CPSR，SPSR。 在進行堆棧初始化以后,OSTaskStkInit ( ) 返回新的堆棧棧頂指針。圖2為任務堆棧增長的方向。其初始化過程如下：

　　*stk = (OS_STK) task;/*PC*/
　　*--stk = (OS_STK) task;/*LR*/　　//寄存器初始化R12到R1
　　*--stk = 0;/*R12*/
　　*--stk = 0;/*R1*/
　　*--stk = (OS_STK)pdata;/* R0,參數(shù)*/
　　*--stk = (USER_USING_MODE|0x00);/*SPSR，允許IRQ、FIQ中斷*/