μC/OS-II在嵌入式開(kāi)發(fā)平臺上進(jìn)行移植的一般方法和技巧

引言

---實(shí)時(shí)操作系統的使用，能夠簡(jiǎn)化嵌入式系統的應用開(kāi)發(fā)，有效地確保穩定性和可靠性，便于維護和二次開(kāi)發(fā)。

μC/OS-II是一個(gè)基于搶占式的實(shí)時(shí)多任務(wù)內核，可固化、可剪裁、具有高穩定性和可靠性，除此以外，μC/OS-II的鮮明特點(diǎn)就是源碼公開(kāi)，便于移植和維護。

在μC/OS-II官方的主頁(yè)上可以查找到一個(gè)比較全面的移植范例列表。但是，在實(shí)際的開(kāi)發(fā)項目中，仍然沒(méi)有針對項目所采用芯片或開(kāi)發(fā)工具的合適版本。那么，不妨自己根據需要進(jìn)行移植。

本文則以在TMS320C6711 DSP上的移植過(guò)程為例，分析了μC/OS-II在嵌入式開(kāi)發(fā)平臺上進(jìn)行移植的一般方法和技巧。μC/OS-II移植的基本步驟

在選定了系統平臺和開(kāi)發(fā)工具之后，進(jìn)行μC/OS-II的移植工作，一般需要遵循以下的幾個(gè)步驟：

● 深入了解所采用的系統核心

● 分析所采用的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具的特點(diǎn)

● 編寫(xiě)移植代碼

● 進(jìn)行移植的測試

● 針對項目的開(kāi)發(fā)平臺，封裝服務(wù)函數

(類(lèi)似80x86版本的PC.C和PC.H)

系統核心

無(wú)論項目所采用的系統核心是MCU、DSP、MPU，進(jìn)行μC/OS-II的移植時(shí)，所需要關(guān)注的細節都是相近的。

首先，是芯片的中斷處理機制，如何開(kāi)啟、屏蔽中斷，可否保存前一次中斷狀態(tài)等。還有，芯片是否有軟中斷或是陷阱指令，又是如何觸發(fā)的。

此外，還需關(guān)注系統對于存儲器的使用機制，諸如內存的地址空間，堆棧的增長(cháng)方向，有無(wú)批量壓棧的指令等。

在本例中，使用的是TMS320C6711 DSP。這是TI公司6000系列中的一款浮點(diǎn)型號，由于其時(shí)鐘頻率非常高，且采用了超常指令字(VLIW)結構、類(lèi)RISC指令集、多級流水等技術(shù)，所以運算性能相當強大，在通信設備、圖像處理、醫療儀器等方面都有著(zhù)廣泛的應用。

在C6711中，中斷有3種類(lèi)型，即復位、不可屏蔽中斷(NMI)和可屏蔽中斷(INT4-INT15)?？善帘沃袛嘤蒀SR寄存器控制全局使能，此外也可用IER寄存器分別置位使能。而在C6711中并沒(méi)有軟中斷機制，所以μC/OS-II的任務(wù)切換需要編寫(xiě)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的函數實(shí)現。

此外，C6711也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的中斷返回指令、批量壓棧指令，所以相應的任務(wù)切換代碼均需編程完成。由于采用了類(lèi)RISC核心，C6711的內核結構中，只有A0-A15和B0-B15這兩組32bit的通用寄存器。

C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具

無(wú)論所使用的系統核心是什么，C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具對于μC/OS-II是必不可少的。

最簡(jiǎn)單的信息可以從開(kāi)發(fā)工具的手冊中查找，比如：C語(yǔ)言各種數據類(lèi)型分別編譯為多少字節;是否支持嵌入式匯編，格式要求怎樣;是否支持“interrupt”非標準關(guān)鍵字聲明的中斷函數;是否支持匯編代碼列表(liST)功能，等等。

上述的這樣一些特性，會(huì )給嵌入式的開(kāi)發(fā)帶來(lái)很多便利。TI的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具CCS for C6000就包含上述的所有功能。

而在此基礎上，可以進(jìn)一步地弄清開(kāi)發(fā)工具的一些技術(shù)細節，以便進(jìn)行之后真正的移植工作。

首先，開(kāi)啟C編譯器的“匯編代碼列表(list)”功能，這樣編譯器就會(huì )為每個(gè)C語(yǔ)言源文件生成其對應的匯編代碼文件。

在CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境中的方法是：在菜單“/Project/Build optioNS”的“FeedBACK”欄中選擇“Interlisting：Opt/C and ASM(-s)”;或者，也可以直接在CCS的C編譯命令行中加上“-s”參數。

然后分別編寫(xiě)幾個(gè)簡(jiǎn)單的函數進(jìn)行編譯，比較C源代碼和編譯生成的匯編代碼。例如：

void FUNC_TEMP (void)

{

Func_tmp2(); //調用任一個(gè)函數

}

在CCS中編譯后生成的ASM代碼為：

.asg B15, SP // 宏定義

_FUNC_TEMP:

STW B3,*SP--(8) // 入棧

NOP 2

CALL _ Func_tmp2 //-----------

MVKL BACK, B3 // 函數調用

MVKH BACK, B3 //-----------

NOP 3

BACK: LDW *++SP(8),B3 // 出棧

NOP 4

RET B3 // 函數返回

NOP 5

由此可見(jiàn)，在CCS編譯器的規則中，B15寄存器被用作堆棧指針，使用通用存取指令進(jìn)行棧操作，而且堆棧指針必須以8字節為單位改變。

此外，B3寄存器被用來(lái)保存函數調用時(shí)的返回地址，在函數執行之前需要入棧保護，直到函數返回前再出棧。

當然，CCS的C編譯器對于每個(gè)通用寄存器都有約定的用途，但對于μC/OS-II的移植來(lái)說(shuō)，了解以上信息就足夠了。

最后，再編寫(xiě)一個(gè)用“interrupt”關(guān)鍵字聲明的函數：

interrupt void ISR_TEMP (void)

{

int a;

a=0;

}

生成的ASM代碼為：

_ISR_TEMP:

STW B4,*SP--(8) // 入棧

NOP 2

ZERO B4 //---------

STW B4,*+SP(4) // a=0

NOP 2 //----------

B IRP // 中斷返回

LDW *++SP(8),B4 // 出棧

NOP 4

與前一段代碼相比，對于中斷函數的編譯，有兩點(diǎn)不同：

● 函數的返回地址不再使用B3寄存器，相應地也無(wú)需將B3入棧。(IRP寄存器能自動(dòng)保存中斷發(fā)生時(shí)的程序地址)

● 編譯器會(huì )自動(dòng)統計中斷函數所用到的寄存器，從而在中斷一開(kāi)始將他們全部入棧保護——例如上述程序段中，只用到了B4寄存器。

編寫(xiě)移植代碼

在深入了解了系統核心與開(kāi)發(fā)工具的基礎上，真正編寫(xiě)移植代碼的工作就相對比較簡(jiǎn)單了。

μC/OS-II自身的代碼絕大部分都是用ANSI C編寫(xiě)的，而且代碼的層次結構十分干凈，與平臺相關(guān)的移植代碼僅僅存在于OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C以及OS_CPU.H這三個(gè)文件當中。

在移植的時(shí)候，結合前面兩個(gè)步驟中已經(jīng)掌握的信息，基本上按照《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統μC/OS-II》一書(shū)的相關(guān)章節的指導來(lái)做就可以了。

但是，由于系統核心、開(kāi)發(fā)工具的千差萬(wàn)別，在實(shí)際項目中，一般都會(huì )有一些處理方法上的不同，需要特別注意。以C6711的移植為例：

● 中斷的開(kāi)啟和屏蔽的兩個(gè)宏定義為：

#define OS_ENTER_CRITICAL() Disable_int()

#define OS_EXIT_CRITICAL() Enable_int()