UCOSII操作系统实验教程

实验2任务就绪表
1实验目的
掌握任务就绪表及任务就绪组的结构及二者之间的关系，系统需要一个就绪登记表，它登记系统中所有处于就绪状态的任务，这个就绪表就是一个位图，系统中的每个任务都在这个位图中占据一个二进制位，该位的状态（1或0）就表示任务是否处于就绪状态。

为了便于对就绪表的查找，系统又定义了一个数据类型为INT8U的变量OSRdyGrp，并使该变量的每一位都对应于OSRdyTbl[]的一个任务组，如果任务组中有就绪任务，则在变量OSRdyGrp里把该任务组所对应的位置1。

理解基于优先级调度的嵌入式实时操作系统的实现策略。

2实验内容
变量定义如下：
INT8U OSRdyGrp=0;
INT8U OSRdyTbl[8]={0};
INT8U OSMapTbl[8]={1,2,4,8,16,32,64,128};
INT8U OSUnMapTbl[256]={0};
INT8U x,y,OSPrioHighRdy,prio;
（1）编程对OSUnMapTbl数组进行初始化；
（2）输入多个任务的优先级prio，修改OSRdyGrp、OSRdyTbl的值并输出；
（3）根据OSRdyGrp、OSRdyTbl的值，求最高优先级任务的优先级OSPrioHighRdy并输出；
3实验代码（要求有注释）
4实验结果（截图）
5心得体会（不少于200字）
1。

实验 3 任务的创建、挂起与恢复课程名称：嵌入式操作系统 B1、实验目的理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其转换过程；掌握µC/OS-II 中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起、恢复任务）；熟练使用µC/OS-II 任务管理的基本系统调用。

理解任务的创建、挂起与恢复的原理及功能，掌握任务创建、挂起与恢复的实现过程。

2、实验内容（1）设计 Task0、Task1 两个任务：任务 Task0 不断地挂起自己，再被任务 Task1 解挂，两个任务不断地切换执行，并输出两个任务在各个时刻的状态。

Task0 的主要功能是显示 Task1 的状态，Task1 的主要功能是显示 Task0 的状态。

整个应用的运行流程如图 1 所示，其描述如下：在 main 函数创建起始任务 TaskStart，其优先级为 0。

TaskStart 任务主要完成创建 2 个应用任务 Task0、Task1，并挂起自己(不再被其它任务唤醒)。

之后整个系统的运行流程如下：t1 时刻，Task0 开始执行，它运行到 t2 时刻挂起自己；t2 时刻，系统调度处于就绪状态的优先级最高任务 Task1 执行，它在 t3 时刻唤醒 Task0，后者由于优先级较高而抢占 CPU；Task0 执行到 t4 时刻又挂起自己，内核调度 Task1执行；Task1 运行至 t5 时刻再度唤醒 Task0；注意：图中的栅格并不代表严格的时间刻度，而仅仅表现各任务启动和执行的相对先后关系。

（2）设计 MyTask、YouTask、KeyTask 三个任务：MyTask 任务输出 M；YouTask 任务输出 Y，并输出 MyTask 任务的状态；KeyTask 任务从键盘接收字符 Y 或 N，当接收 Y 时挂起 MyTask 任务，当接收 N 时恢复 MyTask 任务。

（3）设计 KeyTask 任务，当从键盘输入+号时动态创建任务，最多可以创建 10 个任务，这 10个任务都执行一个函数 MyTask，要求优先级是（PRIO_BASE+0,1,2,3,4,5,6,7,8,9），还要向不同的任务传递不同的参数（0,1,2,3,4,5,6,7,8,9）给 MyTask 函数，优先级为（PRIO_BASE+0,1,2,3,4,5,6,7,8,9）的任务分别输出数字（0,1,2,3,4,5,6,7,8,9）。

实验10_SOPC_UCOSII操作系统OK引言：在嵌入式系统中，操作系统是一种软件模块，它的目标是有效地管理系统的资源，并为应用程序提供一个良好的运行环境。

本实验将介绍SOPC_UCOSII操作系统，通过实践来学习如何在其上运行应用程序。

本实验分为以下几个部分：1.SOPC_UCOSII操作系统的介绍2.实验环境搭建3.实验步骤详解4.实验总结与展望一、SOPC_UCOSII操作系统的介绍SOPC（System on Programmable Chip，可编程芯片系统）是一种集成电路系统设计方法，它是将处理器、外设、总线和存储空间等硬件资源集成在一颗可编程逻辑器件（如FPGA）中的理念。

SOPC_UCOSII操作系统是基于SOPC架构设计的一种实时嵌入式操作系统。

UCOSII（MicroC/OS-II，Micro Controller Operating System-II）是美国Micrium公司开发的一款商业操作系统，经过多年的发展与优化，已经成为嵌入式系统领域最受欢迎的操作系统之一二、实验环境搭建1. 使用Altera的Quartus II软件进行FPGA设计和编译。

2.使用FPGA硬件平台开发板进行实验，如DE1-SoC开发板。

3. 使用Altera提供的示例设计进行实验。

三、实验步骤详解2. 使用Quartus II软件创建一个新的工程，选择目标FPGA芯片型号，并进行必要的设置。

3.导入SOPC_UCOSII的示例设计，该设计包含了处理器、外设、总线和存储空间等硬件资源的配置。

4. 编译工程，生成SOPC_UCOSII的.bit文件。

6. 使用终端仿真软件（如SecureCRT），通过串口连接到FPGA开发板。

7.启动FPGA开发板，并观察SOPC_UCOSII的运行情况。

8.在SOPC_UCOSII上运行应用程序，观察其输出结果和运行状态。

四、实验总结与展望通过本实验，我们学习了SOPC_UCOSII操作系统的搭建和运行方式，并在其上成功运行了应用程序。

UCOSII实验1-任务调度 ·UCOSII 是⼀个可以基于 ROM 运⾏的、可裁减的、抢占式、实时多任务内核，具有⾼度可移植性，特别适合于微处理器和控制器。

·为了提供最好的移植性能， UCOSII 最⼤程度上使⽤ ANSI C 语⾔进⾏开发，并且已经移植到近 40 多种处理器体系上，涵盖了从 8 位到 64 位各种 CPU(包括 DSP)。

·UCOSII 具有执⾏效率⾼、占⽤空间⼩、实时性能优良和可扩展性强等特点，最⼩内核可编译⾄ 2KB 。

UCOSII 已经移植到了⼏乎所有知名的 CPU 上。

UCOSII体系结构图：UCOSII 的移植，我们只需要修改： os_cpu.h、 os_cpu_a.asm 和 os_cpu.c等三个⽂件即可： ① os_cpu.h，进⾏数据类型的定义，以及处理器相关代码和⼏个函数原型； ② os_cpu_a.asm，是移植过程中需要汇编完成的⼀些函数，主要就是任务切换函数； ③ os_cpu.c，定义⼀些⽤户 HOOK 函数。

图中定时器的作⽤是为 UCOSII 提供系统时钟节拍，实现任务切换和任务延时等功能。

这个时钟节拍由 OS_TICKS_PER_SEC（在os_cfg.h 中定义）设置，⼀般我们设置 UCOSII 的系统时钟节拍为 1ms~100ms，具体根据你所⽤处理器和使⽤需要来设置。

对于STM32的单⽚机⼀般⽤其 SYSTICK 定时器来为 UCOSII 提供时钟节拍。

UCOSII的任务优先级 · UCOSII 保留了最⾼ 4 个优先级和最低 4 个优先级的总共 8 个任务，⽤于拓展使⽤； · UCOSII ⼀般只占⽤了最低 2 个优先级，分别⽤于空闲任务（倒数第⼀）和统计任务（倒数第⼆），所以剩下给我们使⽤的任务最多可达 255-2=253 个（V2.91）。

任务 · 所谓的任务，其实就是⼀个死循环函数，该函数实现⼀定的功能，⼀个⼯程可以有很多这样的任务（最多 255 个）， UCOSII 对这些任务进⾏调度管理，让这些任务可以并发⼯作（注意不是同时⼯作！！，并发只是各任务轮流占⽤ CPU，⽽不是同时占⽤，任何时候还是只有 1 个任务能够占⽤ CPU），这就是 UCOSII 最基本的功能。

实验二uCOS-II在windows下的移植
一：实验目的：
1.掌握uCOS-II在windows下的移植。

二：实验内容：
完成实验环境搭建，并且将uCOS-II移植到d盘下。

三：实验步骤：
1.可以将该工程所需的五个文件：OS_CPU_A.ASM,OS_CPU_C.C,PC.C,TEST.C,Ucos_II.C
放到一个独立的文件夹中，添加的时候便于添加。

2.按照实验一的步骤建立工程
添加所需要的文件：
3.若是将工程建到同software文件夹同一磁盘，但并未如之前一样放到“software\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\source\”路径下，在编译运行时会提醒：“unable to open includes.h”和“unable to open os_cfg.h”，解决方法如下：
方法一：将#include “includes.h”改为
“#include “..\SOFTWARE\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\SOURCE\includes.h””
将#include “os_cfg.h”改为
“#include “..\SOFTWARE\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\SOURCE\os_cfg.h””
方法二：将“..\SOFTWARE\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\SOURCE\”路径下的“includes.h”和“os_cfg.h”复制到工程所在的目录之下。

3.运行程序：。

第7章uCOS-II操作系统实验第7章μC/OS-II操作系统实验7.1 实验目的掌握μC/OS-II操作系统的基本使用方法。

掌握μC/OS-II操作系统中时钟节拍的概念和方法。

掌握μC/OS-II操作系统的任务管理的机制。

掌握μC/OS-II操作系统的任务之间进行通讯的方法。

掌握使用标准库函数和μC/OS-II操作系统编写多任务程序的设计方法。

7.2 实验内容（1）设计具有串口通信功能的多任务程序●每个任务在运行时向上位机串口输出“Taskx is running”，x 为任务号；●至少创建除启动任务外的3个任务；●任务1和任务2根据延时运行，运行1次任务1之后运行2次任务2；●任务1运行5次后删除任务1；●任务2运行10次后，通过挂起和恢复方式，任务2执行3次后执行一次任务3。

（2）设计基于邮箱消息的多任务程序●每个任务在运行时向上位机串口输出“Taskx is running”，x 为任务号；●至少创建除启动任务外的2个任务；●任务1根据延时运行；●任务2由串口命令运行（一个任意字符运行一次）或定时器触发运行（邮箱消息方式）；●发挥：能够基于ucos-II设计一个显示任务，显示动画。

7.3 实验步骤（1）设计具有串口通信功能的多任务程序。

设计多任务方案、分析功能、设计流程图、确定变量功能和作用域、编写程序、调试代码、记录实验结果。

（2）设计基于邮箱消息的多任务程序。

设计多任务方案、设计通讯方案、分析功能、设计流程图、确定变量功能和作用域、编写程序、调试代码、记录实验结果。

7.4 实验结果附设计方案、流程图、程序的执行结果7.5 实验总结总结实验经验、总结中断服务程序的编写方法、分析程序中的缺陷及改进的方法。

7.6多任务例程Main.c的代码#include#define STACK_SIZE 128static OS_STK MyTask1Stack[STACK_SIZE];static OS_STK MyTask2Stack[STACK_SIZE];static OS_STK StartTaskStack[STACK_SIZE];#define MYTASK1_PRIO 10#define MYTASK2_PRIO 15#define STARTTASK_PRIO 8void MyTask1(void* p_arg);void MyTask2(void* p_arg);void StartTask(void* p_arg);void GPIO_Conf(void);int main(void){OSInit();OSTaskCreate(StartTask,(void*)0,(OS_STK*)&StartTaskStack[S TACK_SIZE-1],STARTTASK_P RIO);OSStart();void GPIO_Conf(){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOF,ENABLE );GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);}void StartTask(void* p_arg){GPIO_Conf();SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);OSTaskCreate(MyTask1,(void*)0,(OS_STK*)&MyTask1Stack[STACK_SIZE-1],MYTASK1_PRIO);OSTaskCreate(MyTask2,(void*)0,(OS_STK*)&MyTask2Stack[STACK_SIZE-1],MYTASK2_PRIO);OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);}void MyTask1(void* p_arg){while(1){GPIO_WriteBit(GPIOF,GPIO_Pin_6,(BitAction)(1-GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,GPIO_ Pin_6)));OSTimeDly(1000);}void MyTask2(void* p_arg){while(1){GPIO_WriteBit(GPIOF,GPIO_Pin_7,(BitAction)(1-GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,GPIO_ Pin_7)));OSTimeDly(100);}}。

第11章基于NIOS的μC/OS-II实验11.0 实验简介z实验说明本实验项目使用Quartus II、SOPC Builder、Nios II EDS从零开始构建一个能够在DE2-70实验平台上运行的μC/OS-II操作系统的Nios II系统。

初学者可以借此范例熟悉Quartus II、SOPC Builder、Nios II EDS的使用，并且了解基于FPGA的嵌入式系统开发流程。

z资料来源因特网网页：国立台湾大学王胜德教授关于软硬件协同设计的实验指导。

实验名：Altera SPOC Lab 1-uC/OS-II主页：.tw/jenny/homepage/sdwang_codesign2008/index.html其网站上只公开了这一网页：名称是Lab1z实验环境Quartus II 8.1 + Nios II EDS 8.1 + DE2-70 (Cyclone II EP2C70F896C6N)z本实验系统结构图图11-1给出了本实验十（NIOS + UCOS-II）的系统结构图。

图11-1 NIOS + UCOS-II实验的系统结构图从图11-1中可以看到FPGA芯片上有NiosII软核处理器、Avalon交换结构（片上总线）、JTAG调试模块、LED并行输出接口、并行输入开关接口、SDRAM控制器和片上存储器。

外部输入器件采用SW[17:0]。

外部输出器件采用LEDG[7:0]。

最后的实验結果希望在μC/OS-II下实现多任务执行（多任务执行），并且LEDG[17:0]能透过软件被SW[17:0]控制。

z本实验特色实验者从零开始建立一个基于Nios II的μC/OS-II应用实验系统（也可以认为是一个Nios II+μC/OS-II的应用框架）具有以下一些作用。

1. 读者可以借助SOPC Builder工具自行对Nios II软核处理器进行配置。

2. 很多范例都是纯硬件的Verilog 代码，需要自行从零开始建立Nios II系统，不能够直接使用Altera或友晶科技公司已经建立好的Nios II系统。

实验一实验环境搭建一：实验目的：1.安装Borland c++。

2.完成实验环境搭建。

3.学会建立工程。

二：实验内容：1.安装Borland C++：注意：安装到c盘中2.安装TASM 5.0注意：安装到C盘根目录下。

3.配置环境变量。

找到变量名为“path”的项，在“变量值”中，填写“C:\TASM\BIN”。

4.搭建开发环境。

(1).新建一个工程在新建工程界面中进行设置。

在 Project Path and Name 中设置为“C:\software\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\source\test.ide”。

在Target Type 中选择“Application[.exe]”。

在 Platform 中选择“DOS(Standard)”。

在 Target Model 中选择“Large”。

其他选择都为默认。

（默认是将uC/OS 放在 C 盘根目录下的，放在别的盘符下自己进行修改。

）设置完成后，点击“OK”(2)新建的工程会包含一个默认的“.cpp”文件。

(3)删除默认的test.cpp。

(4)添加新文件：依次添加以下文件：(1)“C:\software\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\SOURCE”里的“test.c”文件。

(2)在“C:\software\uCOS-II\Ix86L\BC45”中，在 List Files of Type中选择“All file(*.*)”。

然后在选“os_cpu_a.asm”和“os_cpu_c.c”(3)在“C:\software\uCOS-II\SOURCE”中，选择“ucos_ii.c”文件(4)在“C:\software\BLOCKS\PC\BC45”中，选择“pc.c”文件(5).在project->build all,如果出现如下情况：就这个！这个文件在“C:\BC45\BIN”文件夹中(也就是开发环境的目录下)，把它拷贝到“C:\software\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\SOURCE”目录下(也就是我们工程目录下) 然后重新点击：project->build all。

实验七ucos-II 综合实验—机器人综合控制实例一.实验目的1.掌握如何运行ucos-II 嵌入式操作系统。

2.掌握开发一个基于ucos-II的嵌入式系统应用实例。

3.掌握控制移动机器人电机转速的控制方法。

二.实验环境1.TEB-CM5000嵌入式单片机实验系统2.MDK4.7嵌入式软件开发环境三.实验内容1.熟悉TEB-CM5000嵌入式单片机实验系统上的电机控制电路和码盘数据采集电路等。

图1 电机转速控制和检测电路其中MD+和MD-控制电机转动，构成了H桥直流电机驱动电路，当MD+=1,MD-=0时，电机正转；当MD+=0,MD-=1时，电机反转。

PT1为电机转速测量电路，通过读取PT1上的脉冲从而计算出电机的转动速度。

按钮电路如下：图2 按钮电路其中使用按键1（找到合适的按键就行）控制电机的转动方向，按键2（找到合适的按键就行）控制电机的速度，设定为两个级别：快和慢。

初始时，电机停转；当按键2第一次按下时，电机速度慢；当按键2第二次按下时，电机速度快。

图3 串口通信电路电机转动的测量速度和方向，每当发生速度切换时，通过串口向电脑发送方向和具体的速度值。

2.实验箱多余接口方便同学实验连接需要。

图4 ARM部分扩展接口3. 参考”ucosii_mailbox4labbox”的ucosii邮箱通信程序，完成整个程序设计和开发。

4. 实验结束后，结合书中的综合实例，表述一个智能机器人小车的轮速是怎么来进行测量和控制的。

四.实验要求1.根据实际情况完成其中的部分任务即可，鼓励完成所有内容。

2.学习书籍有关ucosii综合开发的代码，结合参考例程，开发实验要求的内容，并根据实验箱实际的连接电路，编译和下载代码到实验箱，观察结果；在实验报告中说明其运行的结果。

3.通过开发此部分实验内容，能够衍生考虑到控制一个机器人小车的过程。

五．实验提交要求1.按照实验模板完成实验报告，其中包括实验要求的所有内容。

2.提交电子版报告，撰写程序流程图，并且提交程序主要代码。

实验八uCOS的互斥信号量一：实验目的：1.理解互斥型信号量。

2.学会使用互斥型信号量实现对共享资源的独占式处理。

3.解决任务在使用独占式资源出现的优先级反转问题。

二：实验内容：完成教材5-7实验，使用互斥型信号量实现对共享资源的独占式处理。

实验中要求要创建互斥型信号量，请求互斥型信号量，发送互斥型信号量，删除互斥型信号量。

三：程序代码：#include "includes.h"#define TASK_STK_SIZE 512OS_STK StartTaskStk[TASK_STK_SIZE];OS_STK MyTaskStk[TASK_STK_SIZE];OS_STK YouTaskStk[TASK_STK_SIZE];OS_STK HerTaskStk[TASK_STK_SIZE];INT16S key;char *s1="MyTask running--yangkun";char *s2="YouTask running--yangkun";char *s3="HerTask running--yangkun";char *s4="MyTask pend_Semp";char *s5="HerTask pend_Semp";INT8U err;INT8U y=0;INT32U Times=0;OS_EVENT *Semp;void StartTask(void *pdata);void MyTask(void *pdata);void YouTask(void *pdata);void HerTask(void *pdata);void main (void){OSInit();PC_DOSSaveReturn();PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw);Semp=OSMutexCreate(1,&err);OSTaskCreate(StartTask,(void*)0,&StartTaskStk[TASK_STK_SIZE - 1], 0);OSStart();}void StartTask (void *pdata){#if OS_CRITICAL_METHOD == 3OS_CPU_SR cpu_sr;#endifpdata = pdata;OS_ENTER_CRITICAL();PC_VectSet(0x08, OSTickISR);PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC);OS_EXIT_CRITICAL();OSStatInit();OSTaskCreate(MyTask,(void*)0,&MyTaskStk[TASK_STK_SIZE - 1], 3);OSTaskCreate(YouTask,(void*)0,&YouTaskStk[TASK_STK_SIZE - 1], 4);OSTaskCreate(HerTask,(void*)0,&HerTaskStk[TASK_STK_SIZE - 1], 5);for (;;){if (PC_GetKey(&key) == TRUE) {if (key == 0x1B) {PC_DOSReturn();}}OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0);}}void MyTask(void *pdata){#if OS_CRITICAL_METHOD==3OS_CPU_SR cpu_sr;#endifpdata=pdata;for(;;){OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200);{PC_DispStr(10,++y,s4,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);OSMutexPend(Semp,0,&err);PC_DispStr(10,++y,s1,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);}OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200);}}void YouTask(void *pdata){#if OS_CRITICAL_METHOD==3OS_CPU_SR cpu_sr;#endifpdata=pdata;for(;;){PC_DispStr(10,++y,s2,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);OSTimeDlyHMSM(0,0,0,300);}}void HerTask(void *pdata){#if OS_CRITICAL_METHOD==3OS_CPU_SR cpu_sr;#endifpdata=pdata;for(;;){PC_DispStr(10,++y,s5,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);OSMutexPend(Semp,0,&err);PC_DispStr(10,++y,s3,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);for(Times;Times<20000000;Times++){OS_Sched();}PC_DispStr(20,++y,"***************",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);OSMutexPost(Semp);OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);}}四：实验结果：。