基于S3C44BOX用中斷方式在μC/OS-Ⅱ上實(shí)現多任務(wù)通信

引言

當今，各種嵌入式的電子產(chǎn)品已經(jīng)深入到我們生活的方方面面，嵌入式操作系統也已成為最熱門(mén)的話(huà)題之一，其中免費型的實(shí)時(shí)操作系統μC/OS-Ⅱ因其可移植、可固化、可裁剪、可確定性等特點(diǎn)，已經(jīng)成功的應用在很多商業(yè)產(chǎn)品上。在嵌入式操作系統中，對中斷的處理分為兩個(gè)部分：面向應用的編程接口部分和面向底層的處理部分，因為涉及這兩部分的文件眾多，關(guān)聯(lián)復雜，對軟硬件的熟悉程度要求較高，較之查詢(xún)方式編寫(xiě)程序過(guò)程相應也要復雜一些，所以以往大多數應用都使用查詢(xún)方式來(lái)進(jìn)行數據通信。但使用中斷方式可以提高處理器的工作效率以及提高對實(shí)時(shí)數據的處理實(shí)效，文章將著(zhù)重討論如何用中斷方式在嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ上實(shí)現多任務(wù)通信。

S3C44BOX簡(jiǎn)介及ARMSDT215仿真環(huán)境簡(jiǎn)介

S3C44BOX 是SAMSUNG公司推出的一款微處理器芯片，采用了ARM7TDM I內核，0.25μm工藝的CMOS標準宏單元和存儲編譯器[2]。它的低功耗精簡(jiǎn)和出色的全靜態(tài)設計特別適用于對成本和功耗敏感的應用。 S3C44BOX采用了一種新的總線(xiàn)結構SAMBAII（SAMSUNGARMCPU嵌入式控制器總線(xiàn)結構）。S3C44BOX最突出的特點(diǎn)是它的CPU 核采用了ARM公司的16/32位ARM7TDMIRISC結構（主頻66MHz）。S3C44BOX通過(guò)提供全面的、通用的片上外設，大大減少了系統電路中除處理器以外的元器件配置，從而最小化系統的成本。ARMSDT（the ARMSoft ware Development Toolkit）是ARM公司推出的集成開(kāi)發(fā)工具，由一整套應用程序、支持文檔和例子構成，其目的是方便用戶(hù)在A(yíng)RM芯片上進(jìn)行應用軟件的開(kāi)發(fā)?？梢杂脕?lái)編寫(xiě)和調試ARM系列RISC處理器的應用程序，可以對C、C++或ARMassembly語(yǔ)言程序進(jìn)行編譯和調試。

實(shí)時(shí)操作系統μC/OS_Ⅱ及其在S3C44BOX上的移植

μC/OS_ Ⅱ是一個(gè)占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內核，該內核屬于搶占式，可以管理64個(gè)任務(wù)，但有8個(gè)任務(wù)保留以備將來(lái)使用，因此用戶(hù)的應用程序最多可有56個(gè)任務(wù)。 μC/OS_Ⅱ是完全可剝奪型的實(shí)時(shí)內核，即它總是運行就緒條件下優(yōu)先級最高的任務(wù)。μC/OS_Ⅱ在S3C44BOX上的移植實(shí)質(zhì)是指使μCOS_Ⅱ這個(gè)實(shí)時(shí)操作系統能夠在S3C44BOX這個(gè)微處理器平臺上運行。μC/OS_Ⅱ的絕大部分源碼是用移植性很強的ANSIC寫(xiě)的，只有與微處理器硬件相關(guān)的部分是用匯編語(yǔ)言寫(xiě)的，所以整個(gè)移植工作可以分為兩部分：一部分是設置與處理器和編譯器相關(guān)的代碼，另一部分是編寫(xiě)與操作系統相關(guān)的函數。μC/OS_Ⅱ 的全部源代碼量大約是5500行，源碼清晰易讀、結構協(xié)調，所以在將μC/OS_Ⅱ移植到S3C44BOX處理器上時(shí)，只需要修改以下幾處：

在OSCPU.H文件中：與編譯器相關(guān)的數據類(lèi)型、堆棧的增長(cháng)方向、定義S3C44BOX上實(shí)現開(kāi)關(guān)中斷的兩個(gè)函數OSENTERCRITICAL（）和OSEXITCRITICAL（）和其他相關(guān)宏定義等；

在 OSCPUC.C文件中：根據S3C44BOX的特定結構改寫(xiě)任務(wù)堆棧初始化函數OSTaskStkInit（）、編寫(xiě)5個(gè)hook函數 OSTaskCreateHook（）、OSTaskDelHook（）、OSTaskSwHook（）、OSTaskStatHook（）、 OSTimeTickHook（）：

在OSCPUA.ASM文件中：用匯編語(yǔ)言改寫(xiě)4個(gè)與處理器相關(guān)的函數OSStartHighRdy（）、OSTASKSW（）、OSIntCtxSw（）、OSTickISR（）。

用中斷方式在μC/OS_Ⅱ上進(jìn)行多任務(wù)通信系統的實(shí)現

以基于S3C44BOX實(shí)現串口和網(wǎng)絡(luò )接口的透明數據傳輸接口板設計為例，介紹用中斷方式實(shí)現多任務(wù)通信的實(shí)現。

硬件設計部分

硬件部分是由S3C44BOX、2Mbyte的FlashHY29LV160、8Mbyte的同步SDRAMK4S641632、MAX232接口芯片、 RTL8019網(wǎng)絡(luò )芯片組成。通過(guò)串口可以與近距離設備進(jìn)行通信，網(wǎng)口則是對基于網(wǎng)絡(luò )的遠程控制器件提供接口，然后由嵌入式系統來(lái)實(shí)現對該設備的遠程監控。系統結構如圖1。

圖1 硬件結構圖

硬件設計中，HY29LV160、RTL8019、K4S641632F的片選腳分別和S3C44BOX的引腳GCS0、GCS3、GCS6相連，因此這幾個(gè)外圍芯片的起始地址分別為0x00000000、0x06000000、0x0c000000。

軟件設計部分

軟件部分的主程序主要有三個(gè)任務(wù)，任務(wù)1是調用時(shí)間延時(shí)函數，它的優(yōu)先級設置為最低，其作用是在沒(méi)有串/網(wǎng)口任務(wù)時(shí)使LC/OS2進(jìn)行一次任務(wù)調度，從而去執行下一個(gè)優(yōu)先級最高的就緒態(tài)任務(wù)。任務(wù)2是對已在串口中斷處理程序中判斷了類(lèi)型的接收數據進(jìn)行相對應的處理。任務(wù)3則是對網(wǎng)口接收數據進(jìn)行處理。此設計用中斷方式來(lái)實(shí)現多任務(wù)通信的思想就是在中斷處理程序中將數據接收下來(lái)，回到任務(wù)中再進(jìn)行處理，這樣可以避免查詢(xún)方式中占用單個(gè)任務(wù)太多時(shí)間的缺點(diǎn)，從而讓多任務(wù)通信進(jìn)行得更迅速，更有效。

整個(gè)程序采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言編寫(xiě)，主要由三部分組成：與S3C44BOX硬件有關(guān)的初始化程序、應用主程序、修改過(guò)的LC/OS2源程序。該軟件設計部分用來(lái)實(shí)現數據交換、遠程控制、智能管理等功能。網(wǎng)口部分涉及到另一個(gè)重要內容嵌入式TCP/IP協(xié)議，因篇幅有限，只具體介紹串口部分，網(wǎng)口的實(shí)現方法與之相似。