第7章 实时操作系统uCOS-Ⅱ

INT8U OSMemPut (OS_MEM *pmem, void *pblk); pmem ：内存区域控制块的指针 pblk ：将被释放的内存块的指针。
INT8U OSMemQuery(OS_MEM *pmem, OS_MEM_DATA *pdata);
消息队列（queue）
OS_EVENT *OSQCreate (void **start, INT8U size); start ：消息内存区的首地址 size：消息内存区的大小；
uC/OS-II 可以运行在微控制器上的抢占式实时多任务内核。 要实现多任务机制,那么目标 CPU 必须具备一种在运行期更改 PC 的途径,否则无法做到切 换。不幸的是,直接设置 PC 指针,目前还没有哪个 CPU 支持这样的指令。但是一般 CPU 都 允许通过类似 JMP,CALL 这样的指令来间接的修改 PC。我们的多任务机制的实现也正是基 于这个出发点。事实上,我们使用 CALL 指令或者软中断指令来修改 PC,主要是软中断。但 在一些 CPU 上,并不存在软中断这样的概念,所以,我们在那些 CPU 上,使用几条 PUSH 指令加 上一条 CALL 指令来模拟一次软中断的发生。 在 uC/OS-II 里,每个任务都有一个任务控制块(Task Control Block),这是一个比较复杂的数据 结构。在任务控制快的偏移为 0 的地方,存储着一个指针,它记录了所属任务的专用堆栈地 址。事实上,在 uC/OS-II 内,每个任务都有自己的专用堆栈,彼此之间不能侵犯。这点要求程序 员在他们的程序中保证。一般的做法是把他们申明成静态数组。而且要申明成 OS_STK 类 型。当任务有了自己的堆栈,那么就可以将每一个任务堆栈当前位置，记录到前面谈到的任 务控制快偏移为 0 的地方。以后每当发生任务切换,系统必然会先进入一个中断,这一般是通 过软中断或者时钟中断实现。然后系统会先把当前任务的堆栈地址保存起来,紧接着恢复要 切换的任务的堆栈地址。由于所要切换的任务堆栈里一定也存的是地址（还记得我们前面说 过的,每当发生任务切换,系统必然会先进入一个中断,而一旦中断 CPU 就会把地址压入堆栈）, 这样,就达到了修改 PC 为下一个任务的地址的目的。

1.1.1.1嵌入式应用的起源
1946.2.15 ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）
长30.48米，宽1米，30个操作台重达30吨 耗电量150千瓦 造价48万美元。 它包含了17,468 真空管，7,200水晶 二极管， 1,500 中转, 70,000 电阻器, 10,000 电容器， 1500继电器，6000多个开关 每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计 算机的1000倍、手工计算的20万倍。
BC NG
1.1嵌入式系统的基本概念
1.1.1 嵌入式系统的发展概况
1.1.1.1 嵌入式应用的起源 1.1.1.2 计算机技术的分化 1.1.1.3 两大分支的发展方向
1.1.2 嵌入式系统的定义 1.1.3 嵌入式系统的特点
BC NG
1.1嵌入式系统的基本概念
1.1.1 嵌入式系统的发展概况
计算机技术的分化----后PC时代
在早期，由于嵌入式应用范围比较狭窄，大多用于工业控 制领域，人们还可以勉强将通用计算机通过改装、加固、 定制专业软件等方法，嵌入到大型系统中去实现嵌入式应 用，但随着经济、技术的高速发展，嵌入式应用越来越广 泛，已经深入到我们生活中的方方面面，比如：小到彩电、 空调、洗衣机、手机，大到飞机、导弹、汽车等等，嵌入 式应用对计算机的功能、体积、功耗、价格、重量、可靠 性等方面的要求越来越苛刻，通过改造通用计算机的传统 方法远远不能胜任。 因此，嵌入式计算机不得不脱离通用计算机系统走上了独 立发展的道路。这就形成了现代计算机两大分支并行发展 的时期，也称为后PC时代。
在单片机的发展道路上，曾出现过两种探索模式，即“Σ模式”和 “创新模式”。

实时操作系统uC／OS一Ⅱ在ARM上的移植—软件仿真实时操作系统uC／OS一Ⅱ在ARM上的移植—软件仿真摘要：介绍了实时操作系统uC／OS—II的特点，讨论了其在LPC2106上移植的可能性，成功通过软件仿真地将uC／OS—II移植到LPC2106上，并通过例程验证了移植代码的正确性。

注：本文是引用期刊“实时操作系统uC／OS—II在ARM上的移植，作者：王晓鸣、王树新、张宏伟”结合了网上的程序实现了对系统移植的软件仿真。

0：引言目前嵌入式系统在家电、移动电话、PDA等各种领域的应用日益广泛，程序设计也越来越复杂，这就需要采用一个通用的嵌入式操作系统来对其进行管理和控制。

移植了操作系统的嵌入式系统开发，可大大减轻程序员的负担，操作系统提供了多任务的管理功能，只需专注于每个任务的管理。

对于不同的应用，可以按照相同的步骤完成系统设计。

如果更换硬件平台，则只需要对操作系统进行少量的移植工作，与硬件无关的应用代码完全无需修改，同时，可增强代码的可读性、可维护性和可扩展性。

uC／OS—II是一个可裁减的、源代码开放的、结构小巧、可剥夺型的实时多任务内核，它提供任务调度、任务间的通信与同步、任务管理、时间管理和内存管理等基本功能。

将uC／OS—II移植到嵌入式处理器上，对于提高产品质量、缩短开发周期和降低成本等方面有着重要的意义。

本文主要介绍uC／OS—II 在飞利浦的一款AR M7TDMI的嵌入式处理器LPC2106应用。

1 嵌入式操作系统uC／OS—II1．1 uC／OS—II简介uC／OS—II是一种性能优良源码公开且被广泛应用的免费嵌入式操作系统，它结构小巧、具有基于优先级的抢占式实时多任务内核，绝大部分代码是用ANSI C语言编写的，与硬件相关部分用汇编语言编写，使之可供不同构架的微处理器使用。

只要有标准的ANSI C交叉编译器，有汇编器、链接器等软件工具，就可以将uC／OS—II嵌入到开发的产品中。

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。