UcOS2移植

uc/os-II在ARM7上的移植1、移植的要求要使µC/OS-Ⅱ正常运行于某处理器上，须满足以下要求：1）处理器的C编译器能产生可重入代码；2）可以在C语言代码中打开和关闭中断；3）处理器支持中断，并且能产生定时中断(通常在10至100Hz之间)；4）处理器支持能够容纳一定量数据(可能是几千字节)的硬件堆栈；5）处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。

2、移植过程基于µC/OS-Ⅱ的硬/软件体系结构如下图。

教材P165 图5-8µC/OS-Ⅱ的移植集中在OS_CPU.h,OS_CPU_A.s,OS_CPU.c这三个文件上，下面分别详细介绍三个文件中的函数和需要修改或者编写的代码。

2.1 OS_CPU.h的移植该文件定义了和处理器及编译器相关的定义及一些全局函数声明。

由于ARM7 处理器字长为32位，半字长为16位，字节为8位，因此在OS_CPU.h文件修改与编译器相关的定义如下：typedef unsigned char BOOLEAN;typedef unsigned char INT8U;typedef signed char INT8S;typedef unsigned short INT16U; /*某些编译器中int是32位的，故统一用short表示*/typedef signed short INT16S;typedef unsigned long INT32U;typedef signed long INT32S;typedef float FP32;typedef double FP64;typedef unsigned long OS_STK; /*堆栈宽度为32位，即ARM7种的字对齐方式*//*下面是与处理器相关的代码*/#define OS_CRITICAL_METHOD 2 /*使用方式2保护临界代码*/#define OS_ENTER_CRITICAL() ARMDisableInt() /*临界段代码保护宏定义*/ #define OS_EXIT_CRITICAL() ARMEnableInt()#define OS_STK_GROWTH 1 /*定义堆栈生长方向为向下生长 */#define OS_TASK_SW OSCtxSw /*宏定义，用于非中断级的任务切换*//*下面开始声明全局函数声明，均是OS_CPU_A.S中需要编写的函数*/extern void OSCtxSw(void); /*声明任务级任务切换函数*/extern void OSIntCtxSw(void); /*声明中断级任务切换函数*/extern void ARMDisableInt(void); /*声明中断禁止函数*/extern void ARMEnableInt(void); /*声明中断恢复函数*/extern void OSTickISR(void); /*声明时钟中断服务函数*/2.2 OS_CPU_C.C文件移植OS_CPU_C.C文件时，需要编写的是任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit和时钟节拍中断服务钩子函数OSTimeTickHook。

Ucos_II移植总结：之前已经基本算是成功的移植过ucos-II（内存管理部分没有处理），但是由于可恶的硬盘故障，让我的劳动成果付诸东流。

其间的一些移植经验没有及时总结，现在想来颇有点从头再来的悲壮！鉴于之前的教训，这次，边移植边总结，以防重蹈覆辙。

还好之前的移植过程已经解决了部分棘手的难题，现在复现一下权当是复习一下arm和ucos_II了。

这次的移植还是基于SEP4020芯片，其中的一些引导代码和中断处理代码还是照搬已经写好的代码吧，现在已经没有自己动手写的激情了！下面按照自己的移植步骤一步步总结吧：第一步：创建工程，将基本的启动代码照搬过来，建立一个最小系统，能够在开发板上运行成功。

第二步：将ucos-II源代码copy过来。

第三步：对基本的语法错误进行改正。

对工程进行编译，根据提示进行基本语法的改正。

主要包括：INCLUDES.h中头文件的调用第四步：对需要自己手动编写的函数首先要清空，防止编译报错，然后一步步手动编写代码。

1、临界段代码：os_cpu.h中OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()两个宏重新定义为我们自己写的开关中断函数。

Os_cpu_a.s文件添加如下代码：AREA MCUINIT , CODE, READONLYENTRY;/* 开启IRQ中断*/;voidEnableInterrupt(void);{EXPORT EnableInterruptEnableInterruptmrs r0,CPSRbic r0, r0, #0x80 ;set bit7 to 0msr CPSR_cxsf,r0movpc,lr ;Return to caller;};/* 关闭IRQ中断*/;voidDisableInterrupt(void);{EXPORT DisableInterruptDisableInterruptmrs r0,CPSRorr r0, r0, #0x80 ;set bit7 to 1msr CPSR_cxsf,r0movpc,lr ;Return to caller;}END2、OS_CPU_A.S文件代码编写AREA MCUINIT , CODE, READONLYENTRY;/* 开启IRQ中断*/;voidEnableInterrupt(void);{EXPORT EnableInterruptEnableInterruptmrs r0,CPSRbic r0, r0, #0x80 ;set bit7 to 0msr CPSR_cxsf,r0movpc,lr ;Return to caller;};/* 关闭IRQ中断*/;voidDisableInterrupt(void);{EXPORT DisableInterruptDisableInterruptmrs r0,CPSRorr r0, r0, #0x80 ;set bit7 to 1msr CPSR_cxsf,r0movpc,lr ;Return to caller;};任务切换代码OSCTXSWEXPORT OS_TASK_SW_ARMOS_TASK_SW_ARMSTMFD sp!, {lr} ; save pcSTMFD sp!, {lr} ; save lrMRS r14, SPSRSTMFD sp!, {r14} ; save current PSRSTMFD sp!, {r0-r12} ; save register file and ret address ;; OSPrioCur = OSPrioHighRdyIMPORT OSPrioCurIMPORT OSPrioHighRdyLDR r4, =OSPrioCurLDR r5, =OSPrioHighRdyLDRB r6, [r5]STRB r6, [r4]; Get current task TCB addressIMPORT OSTCBCurLDR r4, =OSTCBCurLDR r5, [r4]STR sp, [r5] ; store sp in preempted taskss TCB; Get highest priority task TCB addressIMPORT OSTCBHighRdyLDR r6, =OSTCBHighRdyLDR r6, [r6]LDR sp, [r6] ; get new tasks stack pointer; OSTCBCur = OSTCBHighRdySTR r6, [r4] ; set new current task TCB address;LDMFD sp!, {r0-r12} ; YYY+LDMFD sp!, {r14} ; YYY+; LDR r14, =0x000000D3MSR CPSR_cxsf, r14 ; YYY+；调试时屏掉此句才会跑的通，待解决LDMFD sp!, {lr,pc} ; YYY+；OS启动时开始运行创建的最高优先级任务; void OSStartHighRdy(void); ; Start the task with the highest priority;;EXPORT OSStartHighRdyOSStartHighRdyIMPORT OSTCBCurIMPORT OSTCBHighRdyIMPORT OSRunningLDR r4, =OSTCBCur ; Get current task TCB addressLDR r5, =OSTCBHighRdy ; Get highest priority task TCB addressLDR r5, [r5] ; get stack pointerLDR sp, [r5] ; switch to the new stackSTR r5, [r4] ; set new current task TCB address;OSRunning = 1 'TURE'LDR r4, =0x01 ; Get current task TCB addressLDR r5, =OSRunning ; Get highest priority task TCB addressSTRB r4, [r5];LDMFD sp!, {r0-r12} ; start the new taskLDMFD sp!, {r14} ; get new state from top of the stackMSR CPSR_cxsf, r14 ; CPSR should be SVC32ModeLDMFD sp!, {lr,pc}；中断级任务切换EXPORT OSIntCtxSwOSIntCtxSwIMPORT OSTCBCurIMPORT OSPrioCurIMPORT OSTCBHighRdyIMPORT OSPrioHighRdyIMPORT OSTaskSwHookBL OSTaskSwHook;OSTCBCur = OSTCBHighRdyLDR r4, =OSTCBCurLDR r5, =OSTCBHighRdyLDR r6, [r5]STR r6, [r4];OSPrioCur = OSPrioHighRdyLDR r4, =OSPrioCurLDR r5, =OSPrioHighRdyLDRB r6, [r5]STRB r6, [r4];sp = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtrLDR r6, =OSTCBHighRdyLDR r6, [r6]LDR sp, [r6] ; get new tasks stack pointerLDMFD sp!,{r0, r1}；在timedly中断服务程序中，函数开始压栈两个寄存器，为保证堆栈中数据一致，需出栈对齐;resume registersLDMFD sp!, {r0-r12} ; start the new taskLDMFD sp!, {r14} ; get new state from top of the stack; LDR r14, =0x000000D3MSR CPSR_cxsf, r14 ; CPSR SVC32Mode调试时屏掉此句才会跑的通，待解决LDMFD sp!, {lr,pc}END中断服务程序代码IRQ_DOstmfd sp!, {r0,r1}ldr r0, =IRQ_R1str r1, [r0]ldmfd sp!, {r0}ldr r1, =IRQ_R0str r0, [r1] ;保存R0和R1寄存器（因为这两个寄存器再后面要用到）add r13, r13, #4 ;restore the sp_irq top to original irq topsub r14, r14, #4mov r0, r14 ;LR_irq(R14)减4并保存在R0mrs r1, spsrorr r1, r1, #0x80 ;将SPSR_irq的中断屏蔽位置‘1’（屏蔽中断），并保存再R1 中msr cpsr_cxsf, r1 ;将模式切换到中断前的模式;---------------------------------------------------------------------------------------------bic r1, r1, #0x80 ;将原先保存的SPSR_irq的R1的中断屏蔽位清零（允许中断）stmfd sp!, {r0}stmfd sp!, {r14}stmfd sp!, {r1} ;依次将R0,R14,R1的值压入中断前模式下的堆栈（当前R0,R14,R1中存放的分别是LR_irq-4，中断前模式下的LR，SPSR_irq)ldr r0, =IRQ_R1ldr r1, [r0]stmfd sp!, {r1}ldr r1, =IRQ_R0ldr r0, [r1]stmfd sp!, {r0}ldmfd sp!, {r0,r1} ;恢复原先保存的R0和R1stmfd sp!, {r0-r12} ;将r0--r12全部压入中断以前模式下的堆栈;; Get current task TCB addressIMPORT OSTCBCurLDR r4, =OSTCBCur；及时保存当前任务中断，因为可能会进行任务切换LDR r5, [r4]STR sp, [r5] ; store sp in preempted taskss TCB;-----------------------------IMPORT int_vector_handlerbl int_vector_handler ;跳转到中断源判断和中断处理程序;----------------------------- ;restore the registerldmfd sp!, {r0-r12} ;恢复原先保存的R0-R12ldmfd sp!, {r14}msr cpsr_cxsf, r14ldmfd sp!, {r14} ;将原先保存的SPSR_irq恢复到CPSR中ldmfd sp!, {pc}3、堆栈初始化函数OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt) {unsignedint *stk;opt = opt; /* 'opt' is not used, prevent warning */stk = (unsigned int *)ptos; /* Load stack pointer *//* build a context for the new task */*--stk = (unsigned int) task; /* pc */*--stk = (unsigned int) task; /* lr */*--stk = (0x60000053); /* cpsr IRQ, FIQ disable*/*--stk = 0; /* r12 */*--stk = 0; /* r11 */*--stk = 0; /* r10 */*--stk = 0; /* r9 */*--stk = 0; /* r8 */*--stk = 0; /* r7 */*--stk = 0; /* r6 */*--stk = 0; /* r5 */*--stk = 0; /* r4 */*--stk = 0; /* r3 */*--stk = 0; /* r2 */*--stk = 0; /* r1 */*--stk = (unsigned int) pdata; /* r0 */// *--stk = (0x0); /* spsr IRQ, FIQ disable */return ((void *)stk);}4、timertick函数void Timer_IRQ_Service1(void){U32 dummyread;U8 y;dummyread = *(RP)TIMER_T1ISCR;/* timerflag = 1;*///OSIntNesting = OSIntNesting + 1;clear_reg( TIMER_T1CR, 0);//关闭通道1中断OSTimeTick ();set_reg( TIMER_T1CR, 0);//使能通道1中断OS_ENTER_CRITICAL();if ((OSIntNesting == 0) && (OSLockNesting == 0)) { /* Sched. only if all ISRs done & not locked */y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; /* Get pointer to HPT ready to run */OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) { /* No CtxSw if current task is highest rdy */OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSCtxSwCtr++; /* Increment context switch counter *///OS_TASK_SW(); /* Perform a context switch */OSIntCtxSw();}}OS_EXIT_CRITICAL();}第五步：对移植好的代码进行调试。

UCOSII V2.86在LPC2378上的移植(编译器ADS1.2)忙了几天，终于移植成功了。

移植UCOS需要准备一些东西，首先当然是OS源代码，再就是选定编译器，需要弄清一下几点：1、UCOS需要移植的内容2、编译器的特性（在这里主要是ATPCS）3、处理器的特性（这里主要注意ARM7的模式）以下先简要说一下这几点，为后面的程序说明做准备首先说说第一点，UCOS需要移植的内容。

1、数据类型的定义，这个根据平台来处理。

具体代码如下：2、任务切换函数，就是两个任务环境之间的切换。

3、处理临界代码前要关闭中断，之后再打开，这个实现的方法与平台关系很大。

4、栈的初始化，栈中保存的是任务的运行环境，不同的处理器中的寄存器自然是不一样的。

5、还有一个和任务切换差不多的，这个函数只运行一次，就是将第一个运行的任务的运行环境复制到CPU中。

再说说编译器的特性，ATPCS规定(想要详细一些的可以看看ADS 的帮助文档)：R0-R3用来传递参数，R4-R12用来处理局部变量。

这个在处理汇编和C的接口时十分重要。

最后是CPU的特性。

ARM7有7种模式，但是有些模式对于UCOS在ARM7上的运行用处不大，经过综合考虑，可以只使用四种模式：SVC：运行OS代码和用户代码SYS：用于IRQ的嵌套处理，（暂时还未实现）IRQ：处理中断，处于OS的控制范围内FIQ:独立于操作系统，处理快速中断有了上面的说明，下面可以具体讨论了，因为网页中显示代码及注释不方便，所以把它们放在了附件中。

标题中前面是内容，括号内是涉及到的需要移植的函数1、任务栈(OSTaskStkInit)任务栈相当于CPU的一个备份，可以这样认为，当运行一个任务时，将栈中的数据复制到CPU中，由于某种原因停止运行一个任务时将CPU复制到任务栈中。

ARM7的CPU需要保存的寄存器如下：PC任务断点LRR12R11R10R9R8R7R6R5R4R3R2R1R0CPSR还有一个栈指针SP，这个保存在任务控制块中。

实验一uC/OS-II的移植1.实验目的（1）理解uCOS-II实时内核的工作原理；（2）熟悉uCOS-II在XS128上的移植过程；（3）掌握uCOS-II移植的细节。

2.实验任务（1）观察示例程序中的代码，体会实时操作系统与前后台程序的不同之处。

（2）完成由前后台程序编程到基于实时操作系统编程的思想转变。

3.预习要求（1）参考《嵌入式实时操作系统uCOS-II》（第2版），熟悉uCOS-II各模块的基本工作原理。

（2）参考《单片机与嵌入式系统开发方法》第9章内容以及《uCOS-II移植说明文档》。

熟悉uCOS-II在XS128上的移植过程。

4.实验步骤（1）打开示例程序，观察程序结构。

（2）识别出哪些是与硬件无关的文件，哪些是移植需要修改和添加的文件。

（3）打开OS_CPU.H文件，该文件定义CPU的数据类型，定义相关的宏。

打开OS_CPU_C文件，分析文件里各个函数的作用。

这两个文件是与CPU特性有关的文件。

（4）分别打开OS_CFG.H, INCLUDES.H. OS_CFG.H这三个文件，了解这三个文件的作用。

用户根据自己的应用系统来定制合适的内核服务功能.包括两个文件:OS_CFG.H, INCLUDES.H. OS_CFG.H是来配置内核, 用户根据需要对内核进行定制, 留下需要的部分, 去掉不需要的部分, 设置系统的基本情况. 比如系统可提供的最大任务数量, 是否定制邮箱服务, 是否需要系统提供任务挂起功能, 是否提供任务优先级动态改变功能等等；头文件INCLUDES.H为整个实时系统程序所需要的文件,包括了内核和用户的头文件。

（5）修改.prm文件中的中断向量，将其中的ROM_C000 = READ_ONLY DATA_NEAR IBCC_NEAR 0xC000 TO 0xFEFF;改为ROM_C000 = READ_ONLYDATA_NEAR IBCC_NEAR 0xC000 TO 0xEEFF;将结尾处原有的VECTOR 0 _Startup;改为VECTOR ADDRESS 0xEFFE _Startup；再添加上VECTOR ADDRESS 0xEFF6 OSCtxSw；VECTOR ADDRESS 0xEFF0 OSTickISR两个中断向量。

关于UC/OS-II的移植网上介绍的已经很多了，比较流行的几款处理器（例如ARM）在网上都可以直接下载移植好的代码。

由于最近选修了一门嵌入式系统的课，用的处理器是EPSON公司的S1C33系列，做实验的时候要进行操作系统的移植，这个周末花了一天半的时间学习了一下，因为毕业设计的时候做过ARM 上的移植，于是将两者比较了一下，给出一般的移植要点。

由于将来实验还要设计到GUI的移植以及文件系统的移植和网络协议的移植，我会将自己的学习笔记都记录下来。

大家下载到源码后，针对Intel 80x86的代码在uCOS-II\Ix86L目录下。

代码是80x86实模式，且在编译器大模式下编译的。

移植部分的代码可在下述文件中找到：OS_CPU.H, OS_CPU_C.C, 和OS_CPU_A.ASM。

大家可以参考这个例子，对它进行修改。

INCLUDES.H 是主头文件，在所有后缀名为.C的文件的开始都包含INCLUDES.H文件。

使用INCLUDES.H 的好处是所有的.C文件都只包含一个头文件，程序简洁，可读性强。

缺点是.C文件可能会包含一些它并不需要的头文件，额外的增加编译时间。

与优点相比，多一些编译时间还是可以接受的。

用户可以改写INCLUDES.H文件，增加自己的头文件，但必须加在文件末尾。

//////////////////////////////////////////////////////////一、(1)OS_CPU.H文件的移植(针对S1C33209)//////////////////////////////////////////////////////////OS_CPU.H 文件中包含与处理器相关的常量，宏和结构体的定义。

#ifdef OS_CPU_GLOBALS#define OS_CPU_EXT //全局变量#else#define OS_CPU_EXT extern#endif//////////////////////////////////////////////////////////由于不同的处理器有不同的字长，µC/OS-II的移植需要重新定义一系列的数据结构。

uC/OS-II是源码开放、可固化、可移植、可裁剪、可剥夺的实时多任务OS 内核，适用于任务多、对实时性要求较高的场合。

uC/OS-II适合小型系统，具有执行效率高、占用空间小、实时性优良和可扩展性等特点，最小内核可编译至2K。

uC/OS-II内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能。

所谓RTOS移植，就是使一个实时内核能在某个微处理器或微控制器上运行。

大部分的uC/OS-II代码试用C写的，但仍需要用C和ASM写一些与处理器相关的代码，这是因为uC/OS-II在读写处理器寄存器时只能通过ASM实现。

要是uC/OS-II正常运行，处理器必须满足一定的条件：处理器的C编译器能产生可重入代码；用C语言就可以打开和关闭中断；处理器支持中断，并能产生定时中断；处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈；处理器有将SP和其他CPU reg读出和存储到堆栈或内存中的指令；uC/OS-II移植工作主要包括以下三个方面的内容：(1)修改与处理器核编译器相关的代码：主要在includes.h中，修改数据类型定义说明，OS_ENTER_CRITICAL()、OS_EXIT_CRITICAL()和堆栈增长方向定义OS_STK_GROWTH。

(2)用C语言编写10个移植相关的函数：主要在OS_CPU_C.C中，包括堆栈初始化OSTaskStkInit()和各种回调函数。

(3)编写4个汇编语言函数：主要在OS_CPU_A.ASM中，包括：_OSTickISR //时钟中断处理函数_OSIntCtxSW //从ISR中调用的任务切换函数_OSCtxSW //从任务中调用的任务切换函数_OSStartHighRdy //启动最高优先级的任务uC/OS-II移植的关键问题：(1)临界区访问：uC/OS-II需要先禁止中断再访问代码临界段，并且在访问完毕后重新允许中断，这就使得uC/OS-II能够保护临界段代码免受多任务或ISR的破坏。