μC/OS-II在Cortex-M3系列單片機上的移植

引言

　　μC/OSII是一種簡(jiǎn)單高效、源代碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統，具有良好的擴展性和可移植性，被廣泛應用到各種嵌入式處理器上；對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少開(kāi)發(fā)周期和降低成本有著(zhù)重要的意義。本文以μC/OSII為移植對象，以ARM CortexM3內核微處理器為移植目標來(lái)討論其移植過(guò)程及應用。

　　1 μC/OSII及ARM CortexM3簡(jiǎn)介

　　實(shí)時(shí)操作系統μC/OSII是一個(gè)基于優(yōu)先級的搶占式實(shí)時(shí)內核，程序可讀性強，移植性好，代碼固定，可裁剪，非常靈活。至今，從8位到64位，μC/OSII已在超過(guò)40種不同架構的微處理器上運行。μC/OSII的主要特點(diǎn)有：是優(yōu)先級可剝奪的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統；可處理和調度56個(gè)用戶(hù)任務(wù)，任務(wù)的優(yōu)先級可以動(dòng)態(tài)調整；提供任務(wù)間通信、同步使用的信號量、郵箱和消息隊列；具有良好的可裁剪性，可盡量減小系統的ROM和RAM大小。

　　ARM是目前嵌入式領(lǐng)域應用最廣泛的RISC微處理器結構，它以低成本、低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)占據了嵌入式系統應用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。當前ARM系列的處理器有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM11等多個(gè)產(chǎn)品。CortexM3內核是 ARM公司于2006年推出的一款高性能處理器內核，是ARM新型 V7指令集結構系列的微控制器版本，可用于企業(yè)應用、汽車(chē)系統、家庭網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)技術(shù)等領(lǐng)域。其主要特點(diǎn)是：

　?、?功耗低；

　?、?內核的門(mén)數少，具有優(yōu)異的性?xún)r(jià)比；

　?、?中斷延時(shí)短；

　?、?調試成本低；

　?、?具有嵌套向量中斷控制器（NVIC），與處理器內核緊密結合實(shí)現低延遲的中斷處理；

　?、?具有可裁減的存儲器保護單元（MPU），用于對存儲器進(jìn)行保護。

　　2 移植μC/OSII

　　Luminary Micro公司的LM3S系列微控制器包含運行在 50 MHz頻率下的ARM CortexM3 MCU內核、嵌入式Flash和SRAM、1個(gè)低壓降的穩壓器、集成的掉電復位和上電復位功能、模擬比較器、10位ADC、SSI、GPIO、看門(mén)狗和通用定時(shí)器、UART、I2C、運動(dòng)控制PWM以及正交編碼器（quadrature encoder）輸入，非常適合樓宇和家庭自動(dòng)化、工廠(chǎng)自動(dòng)化和控制、工控電源設備、步進(jìn)電機、有刷和無(wú)刷DC馬達、AC感應電動(dòng)機等方面的應用。

　　本移植在如下環(huán)境中完成：編譯工具采用IAR FOR ARM,目標板采用周立功公司的LM3S8962微控制器EasyARM8962開(kāi)發(fā)板。主機通過(guò)LMLINK JTAG連接目標板以建立交叉開(kāi)發(fā)調試環(huán)境。

　　移植過(guò)程中,μC/OSII的核心源代碼不用修改,可以直接放在μC/OSII Source文件夾中。μC/OSII\Ports目錄存放μC/OSII基于LM3S單片機的移植代碼，包括OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU.H三個(gè)必要的文件。Target目錄中的Startup.S文件是單片機的啟動(dòng)代碼和中斷向量表，Target.C和Target.H提供單片機初始化函數TargetInit()和其他簡(jiǎn)單的外設控制API函數。層次結構如圖1所示。

圖1 層次結構

　　將μC/OSII移植到ARM處理器上需要修改3個(gè)與ARM體系結構相關(guān)的文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。下面分別介紹這3個(gè)文件的移植工作。

　?。?） OS_CPU.H文件

　　包含μC/OSII所需要的常量、宏和自定義類(lèi)型等。

　?、?OS_CPU.H定義的數據類(lèi)型。在這次移植中μC/OSII重新定義了數據類(lèi)型，如下所示：

　?、?修改與ARM處理器相關(guān)的內容。不同處理器的堆棧增長(cháng)方向是不一樣的，ARM CortexM3的堆棧是從高地址往低地址增長(cháng)的，OS_STK_GROWTH設為1，程序如下：

#defineOS_STK_GROWTH1