嵌入式实时操作系统ucosII
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uC/OS-II北京邮电大学计算机学院 邝 坚 2011年10月教材及参考文献《嵌入式实时操作系统 uC/OS-II(第2 版)》,Jean brosse, 邵贝贝, 北航出版 社, 2003年1月uC/OS-II的主要特点实时性可确定:绝大多数系统服务的执行时间具有可确定 性,不依赖于用户应用程序Task数目的多少。
多任务、独立栈:最多64个Task,基于优先级抢占调度方 式。
每个Task有自身独立的堆栈。
可裁减性:系统最小可裁减到几K到十几K,这种裁减还可 以做到基于函数级。
可移植性:与CPU体系结构相关部分用汇编编写,其他功 能组件CPU无关。
可靠、稳定性:由整个系统设计来保证,市场验证。
美国 联邦航空管理局(FAA)认证。
开源代码:内核约5500行C代码。
可固化:面向嵌入式应用。
系统功能实时内核 任务管理 时间管理 信号量、互斥信号量管理 事件标志组管理 消息邮箱管理 消息队列管理 内存管理 …Targets x86 68k PPC CPU32 i960 SPARC ARM MIPS XScale …Typical development configurationEthernetRS-232Development HostTargetTypical scenario:1. Boot target. 4. Download object module. 2. Attach target server. 5. Test & Debug. 3. Edit & compile. 6. Return to 3 or 1 as necessaryMulti-TaskingTask是代码运行的一个映像,从系统的角 度看,Task是竞争系统资源的最小运行单 元。
Task可以使用或者等待CPU、I/O设备 及内存空间等系统资源,并独立于其它的 Task,与它们一起并发运行。
Task OperationPriority-base preemptive scheduling(基 于优先级的抢占式调度)Task调度器上锁和开锁给调度器上锁函数OSSchedlock() 用于临 时禁止任务调度,直到任务完成后调用给 调度器开锁函数OSSchedUnlock()为止。
uCOS II简介u C / O S 是一种免费公开源代码、结构小巧、具有可剥夺实时内核的实时操作系统实时操作系统(Real Time Operating System,简称RTOS),高性能的 Windows实时扩展,最多可支持32个处理器的系统,127个线程优先级,微秒级中断延迟。
支持实时以太网、更多>>。
μC/OS-II 的前身是μC/OS,最早出自于1992 年美国嵌入式系统专家Jean brosse 在《嵌入式系统编程》杂志的5 月和6 月刊上刊登的文章连载,并把μC/OS 的源码发布在该杂志的B B S 上。
μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的,绝大部分代码是用C语言编写的。
CPU硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度,为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。
用户只要有标准的ANSI的C交叉编译器,有汇编器、连接器等软件工具,就可以将μC/OS-II嵌人到开发的产品中。
μC/OS-II 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 。
μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。
严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核,它仅仅包含了任务调度,任务管理,时间管理,内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。
没有提供输入输出管理,文件系统,网络等额外的服务。
但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放,这些非必须的功能完全可以由用户自己根据需要分别实现。
uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核,并在这个内核之上提供最基本的系统服务,如信号量,邮箱,消息队列,内存管理,中断任务管理uC/OS-II 中最多可以支持64 个任务,分别对应优先级0~63,其中0 为最高优先级。
63为最低级,系统保留了4个最高优先级的任务和4个最低优先级的任务,所有用户可以使用的任务数有56个。
第10章从µC/OS 升级到µC/OS-II本章描述如何从µC/OS 升级到µC/OS-II。
如果已经将µC/OS移植到了某类微处理器上,移植µC/OS-II所要做的工作应当非常有限。
在多数情况下,用户能够在1个小时之内完成这项工作。
如果用户熟悉µC/OS的移植,可隔过本章前一部分直接参阅10.05节。
10.0 目录和文件用户首先会注意到的是目录的结构,主目录不再叫\SOFTWARE\uCOS。
而是叫\SOFTWARE\uCOS-II。
所有的µC/OS-II文件都应放在用户硬盘的\SOFTWARE\uCOS-II目录下。
面向不同的微处理器或微处理器的源代码一定是在以下两个或三个文件中:OS_CPU.H, OS_CPU_C.C,或许还有OS_CPU_A.ASM.。
汇编语言文件是可有可无的,因为有些C编译程序允许使用在线汇编代码,用户可以将这些汇编代码直接写在OS_CPU_C.C.中。
与微处理器有关的特殊代码,即与移植有关的代码,在µC/OS 中是放在用微处理器名字命名的文件中的,例如,Intel 80x86的实模式(Real Mode),在大模式下编译(Large Modle)时,文件名为Ix86L.H,Ix86L_C.C,和Ix86L_A.ASM.。
表 L10.1在µC/OS-II中重新命名的文件.新的文件名,这比重新建立一些新文件要容易许多。
表10.2给出来几个与移植有关的新旧文件名命名法的例子。
表L10.2对不同微处理器从µC/OS到µC/OS-II,要重新命名的文件.10.1INCLUDES.H用户应用程序中的INCLUDES.H文件要修改。
以80x86 实模式,在大模式下编译为例,用户要做如下修改:•变目录名µC/OS 为µC/OS-II•变文件名IX86L.H为OS_CPU.H•变文件名UCOS.H为uCOS_II.H新旧文件如程序清单 L10.1和 L10.2所示10.2OS_CPU.HOS_CPU.H文件中有与微处理器类型及相应硬件有关的常数定义、宏定义和类型定义。
第一章:范例在这一章里将提供三个范例来说明如何使用 µC/OS-II。
笔者之所以在本书一开始就写这一章是为了让读者尽快开始使用 µC/OS-II。
在开始讲述这些例子之前,笔者想先说明一些在这本书里的约定。
这些例子曾经用Borland C/C++ 编译器(V3.1)编译过,用选择项产生Intel/AMD80186处理器(大模式下编译)的代码。
这些代码实际上是在Intel Pentium II PC (300MHz)上运行和测试过,Intel Pentium II PC可以看成是特别快的80186。
笔者选择PC做为目标系统是由于以下几个原因:首先也是最为重要的,以PC做为目标系统比起以其他嵌入式环境,如评估板,仿真器等,更容易进行代码的测试,不用不断地烧写EPROM,不断地向EPROM仿真器中下载程序等等。
用户只需要简单地编译、链接和执行。
其次,使用Borland C/C++产生的80186的目标代码(实模式,在大模式下编译)与所有Intel、AMD、Cyrix公司的80x86 CPU兼容。
1.00 安装 µC/OS-II本书附带一张软盘包括了所有我们讨论的源代码。
是假定读者在80x86,Pentium,或者Pentium-II处理器上运行DOS或Windows95。
至少需要5Mb硬盘空间来安装uC/OS-II。
请按照以下步骤安装:1.进入到DOS(或在Windows 95下打开DOS窗口)并且指定C:为默认驱动器。
2.将磁盘插入到A:驱动器。
3.键入 A:INSTALL 【drive】注意『drive』是读者想要将µC/OS-II安装的目标磁盘的盘符。
INSTALL.BAT 是一个DOS的批处理文件,位于磁盘的根目录下。
它会自动在读者指定的目标驱动器中建立\SOFTWARE目录并且将uCOS-II.EXE文件从A:驱动器复制到\SOFTWARE并且运行。
µC/OS-II将在\SOFTWARE目录下添加所有的目录和文件。