μC/OS2Ⅱ在軍用FM80386EX處理器上的移植應(yīng)用

　　為了驗(yàn)證μC/OS-Ⅱ內(nèi)核運(yùn)行的正確性,編寫了以下測(cè)試程序:系統(tǒng)時(shí)鐘周期設(shè)為20ms,設(shè)置4個(gè)任務(wù),Task1.Task4,任務(wù)的優(yōu)先級(jí)分別為4,5,6,7,每個(gè)任務(wù)都有1個(gè)變量TasknData;任務(wù)1和任務(wù)2延時(shí)50個(gè)系統(tǒng)周期,任務(wù)3和任務(wù)4延時(shí)100個(gè)系統(tǒng)周期,每執(zhí)行1次任務(wù)循環(huán),將該任務(wù)的變量加1,如下:

　每次運(yùn)行10s,觀察OSTime變量與TasknData的值.其中OSTime記錄了系統(tǒng)時(shí)鐘數(shù).初值均為0,10s后,得到如下的值:

結(jié)果分析:10s系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)該是10×50=500≈510;任務(wù)1和任務(wù)2每個(gè)循環(huán)延時(shí)50個(gè)系統(tǒng)周期,也就是1s,所以10s內(nèi)應(yīng)該運(yùn)行10次;任務(wù)3與任務(wù)4在10s內(nèi)應(yīng)該運(yùn)行5次;上面的結(jié)果可以證明內(nèi)核已經(jīng)正常運(yùn)行,并實(shí)現(xiàn)基本任務(wù)調(diào)度;為了便于分析程序運(yùn)行的先后順序,在每個(gè)任務(wù)中加入myprintf語(yǔ)句,把任務(wù)4改為打印任務(wù),為最低.在任務(wù)1中加入1個(gè)發(fā)送郵箱,任務(wù)2中加入接受郵箱.

運(yùn)行10s后,PC串口接受到如下數(shù)據(jù)(省略“Iamthetask”前綴):2a1a2b2a1b31a2b2a1b2b1b31a2b2a1b1a2b1b3.....從該次試驗(yàn)結(jié)果分析可看出,內(nèi)核的通訊功能運(yùn)行正常.

　　移植分析

　　1) 在中斷子程序里啟動(dòng)任務(wù)的方法.使用μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)后,為了縮短中斷處理時(shí)間,常常需要將某些比較費(fèi)時(shí)的程序作為任務(wù)從中斷子程序里獨(dú)立出來(lái),同時(shí),這個(gè)任務(wù)又需要由中斷來(lái)激活.我們可以通過(guò)信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的.以郵箱為例,在C程序中,需要先創(chuàng)建郵箱MyMbox,在調(diào)用OSMboxPend()函數(shù)等待消息,在中斷子程序里發(fā)送就可以了.

　　2) μC/OS-Ⅱ內(nèi)存管理不夠完善.在μC/OS-Ⅱ的應(yīng)用實(shí)例中我們發(fā)現(xiàn),在不知道系統(tǒng)初始化后給用戶留下了多少自由內(nèi)存空間的情況下,很難定義內(nèi)存分區(qū)所使用數(shù)組的大小.定義大了,造成內(nèi)存的浪費(fèi);定義小了,系統(tǒng)會(huì)崩潰.我們通過(guò)把連續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)管理來(lái)解決上述問(wèn)題.

　　3) 對(duì)代碼臨界區(qū)的改進(jìn).對(duì)于內(nèi)核程序,在較長(zhǎng)的臨界段代碼中插入可重入點(diǎn);對(duì)于可供用戶調(diào)用的函數(shù)用信號(hào)量機(jī)制改寫1遍,主要是改寫有關(guān)信號(hào)量的函數(shù).

　　4) 系統(tǒng)時(shí)鐘中斷的改進(jìn).μC/OS-Ⅱ中,系統(tǒng)時(shí)鐘中斷的核心函數(shù)是OSTimeTick,該函數(shù)查找每1個(gè)延時(shí)的任務(wù)是否到期,如果到期則將其放入就緒列表,也就是內(nèi)核只提供延時(shí)OSTimeDly()函數(shù).但在許多情況下需要延時(shí)一定時(shí)間以觸發(fā)某1個(gè)事件的發(fā)生,或者需要1個(gè)定時(shí)器.這里借鑒了Linux內(nèi)核原理,引入了32個(gè)靜態(tài)定時(shí)器.

　　運(yùn)行時(shí)需要注意的問(wèn)題

　　由于DOS下的C編譯器提供的運(yùn)行庫(kù)沒(méi)有考慮多線程應(yīng)用的問(wèn)題,運(yùn)行庫(kù)中的全局變量和部分函數(shù)只適用于單線程.這些函數(shù)包括errno,-doserrno,strtok,sterror,tmpnam,tmpfile,asctime,gmtime,ecvt,fcvt等.在μC/OS-Ⅱ中使用這些函數(shù)時(shí)應(yīng)注意,要避免2個(gè)任務(wù)同時(shí)調(diào)用這些函數(shù),我們可以使用信號(hào)量同步對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行調(diào)用.DOS是不能重入的,在調(diào)用DOS服務(wù)期間,是不能再次調(diào)用DOS的,否則會(huì)引起系統(tǒng)的崩潰.所以在μC/OS-Ⅱ中,可以調(diào)用BIOS或直接操縱硬件,但應(yīng)盡量減少DOS重入.

　　結(jié)語(yǔ)

　　μC/OS-Ⅱ和其他一些著名的嵌入式操作系統(tǒng)不同,它的啟動(dòng)過(guò)程比較簡(jiǎn)單.μC/OS-Ⅱ的內(nèi)核是和應(yīng)用程序放在一起編譯成1個(gè)文件,使用者只需要把這個(gè)文件轉(zhuǎn)換格式寫入ROM中就可以運(yùn)行了.上電后,它會(huì)和普通程序一樣運(yùn)行.通過(guò)詳細(xì)研究μC/OS-Ⅱ的特點(diǎn)和內(nèi)核結(jié)構(gòu),完成了μC/OS-Ⅱ在軍用FM80386EX上的移植并對(duì)相關(guān)代碼并詳盡的對(duì)內(nèi)核進(jìn)行測(cè)試、分析,對(duì)內(nèi)存管理、代碼臨界區(qū)、信號(hào)量機(jī)制提出改進(jìn)方法,使之更加有效的在處理器上運(yùn)行.移植成功后,μC/OS-Ⅱ可實(shí)時(shí)的完成各個(gè)任務(wù)的調(diào)度,并且通過(guò)嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ在各個(gè)任務(wù)間實(shí)現(xiàn)通信.μC/OS-Ⅱ具有良好的實(shí)時(shí)性和很小的代碼量,隨著各種智能嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜化和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性需求的提高,功能強(qiáng)大的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ?qū)?huì)有更大的發(fā)展空間.