详细的S3C2440的ucOSII和ucGUI移植过程

1、基于S3C2440的uc/OS-II和uc-GUI移植和应用实验目的：1. 熟悉ARM体系结构2. 深入学习操作系统原理3. 增强动手实践能力实验平台：ARM9体系结构处理器S3C2440飞凌嵌入式开发板FL2440（由于本实验大部分在宿舍完成，故采用了自己的嵌入式开发板作为平台，硬件与实验箱基本相似）功能实现主要功能是利用uc/OS-II的多任务调度功能和uc-GUI提供的图形函数接口，编写一个Uart传输测试程序。通过Uart协议，传输PC机键盘输入的数据，在开发板的LCD上显示出来。同时实现了字符串移动和现实系统信息的附加功能。注：本实验中，移植代码部分参考了网络上的一些相关文章，应用程

2、序部分全部由自己编写完成。实验原理：1 背景介绍(1)ARM9（S3C2440）ARM9系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器。S3C2440是三星公司生产的基于ARM9体系结构的处理器，能够运行linux、wince等大型操作系统，构成非常典型的cpu+os嵌入式系统。1(2)uc/OS-IIuc/OS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。uc/OS-II是一个实时操作系统内核，它包含了任务调度，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。是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

3、列，内存管理，中断管理等。(3)uc-GUI uC/GUI是Micrium公司开发的通用的嵌入式用户图形界面软件。它给任何使用图形LCD的应用程序提供独立于处理器和LCD控制器之外的有效的图形用户接口。可以应用于单一任务环境，也可以应用于多任务环境中。uC/GUI能够应用于任何LCD控制器和CPU的任何尺寸的物理显示或者模拟显示中。2移植原理(1)uc/OS-II移植为了方便移植，大部分的uC/OS II代码是用c语言写的，但仍需要用c和汇编语言写一些与处理器相关的代码，这是因为uC/OS II在读写处理器寄存器时只能通过汇编语言来实现。由于uC/OS II在设计时就已经充分考虑了可移植性，所

4、以uC/OS II的移植相对来说是比较容易的。移植主要涉及的文件。（具体移植代码见后文附录）(a) 设置与处理器及编译器相关的代码OS_CPU.H这部分代码主要实现一些数据类型的定义。不同的编译器会使用不同的字节长度来表示同一数据类型，所以要定义一系列数据类型以确保移植的正确性。下面是uC/OS II定义的一部分数据类型。typedef unsigned char BOOLEAN； /*布尔型数据类型*/typedef unsigned char INT8U；/*无符号8位*/ typedef signed char INT16S；/*带符号8位*/ typedef unsigned int

5、INT16U；/*无符号16位*/uC/OS II需要先关中断再访问临界区的代码，并且在访问完后重新允许中断。uC/OS II定义了两个宏来禁止和允许中断：OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()，本移植实现这两个宏的汇编代码。 #defineOS_ENTER_CRITICAL()_asmbl ARMDisableInt/ARMDisableInt()#defineOS_EXIT_CRITICAL()_asmbl ARMEnableInt/ARMEnableInt()其中ARMDisableInt和ARMEnableInt两个函数在2440slib.s里面实

6、现(b) 用C语言实现与处理器任务相关的函数OS_CPU_C.C这部分代码最主要的功能是实现一个系统的堆栈初始化函数OS_STK * OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata,OS_STK *ptos,INT16U opt)其他的一些操作系统的钩子函数也在这里定义，如：void OSTaskCreateHook (OS_TCB *ptcb)；等等，用来实现操作系统的扩展功能。由于本实验没有使用到这些钩子函数，故在这里只定义成空函数即可。(c) 处理器相关部分汇编实现这部分代码是移植的核心内容，主要实现操作系统的任务调度等核心功能。a)

7、OSStartHighRdy() 该函数在OSStart()多任务启动之后，负责从最高优先级任务的TCB控制块中获得该任务 的堆栈指针sp，通过sp依次将CPU现场恢复，此时系统就将控制权交给用户创建的该任务的进程，直到该任务被阻塞或者被其他更高优先级的任务抢占了 CPU。该函数仅仅在多任务启动时被执行一次，用来启动第一个，也就是最高优先级的任务执行。 b)OSCtxSw() 该函数是任务级的上下文切换函数，在任务因为被阻塞而主动请求与CPU调度时执行，主要工作是 先将当前任务的CPU现场保存到该任务堆栈中，然后获得最高优先级任务的堆栈指针，从该堆栈中恢复此任务的CPU现场，使之继续执行，从而

8、完成一次任务切 换。 c)OSIntExit() 该函数是中断级的任务切换函数，在时钟中断ISR中发现有高优先级任务在等待时，需要在中断退 出后不返回被中断的任务，而是直接调度就绪的高优先级任务执行。其目的在于能够尽快让高优先级的任务得到响应，保证系统的实时性能。 d)OSTickISR() 该函数是时钟中断处理函数，主要任务是负责处理时钟中断，调用系统实现的OSTimeTick 函数，如果有等待时钟信号的高优先级任务，则需要在中断级别上调度其执行。另外两个相关函数是OSIntEnter()和OSIntExit()，都需要 在ISR中执行。2（2） uc-GUI移植移植uC/GUI主要集中在修

9、改三个头文件和两个C文件。三个头文件都在Config下，分别是GUICon.h ,GUITouchConf.h,LCDConf.h ；两个C文件一个是GUI_X.C(SampleGUI_X.C) ,.另外一个在GUILCDDriver目录下（LCDWin.c）(a)修改头文件LCConf.h主要修改的地方：#define LCD_XSIZE      (320)  #define LCD_YSIZE      (240)   #define LC

10、D_BITSPERPIXEL (16)   /16Bpp #define LCD_CONTROLLER 1375 LCD_XSIZE  ,LCD_YSIZE 是对应LCD的尺寸大小LCD_BISPERPIXEL  指定每象素的位的数量LCD_CONTROLLER是LCD控制器(b)修改头文件GUI_Conf.h #ifndef GUICONF_H#define GUICONF_H #define GUI_OS         

11、           (1)/* 是否支持OS*/#define GUI_SUPPORT_TOUCH         (0) /*是否支持触摸屏*/#define GUI_SUPPORT_UNICODE       (1) /*是否支持ASCII/UNICODE*/ #define GUI_DEFAULT_FONT&#

12、160;         &GUI_Font6x8 /*选择一个默认的字体*/#define GUI_ALLOC_SIZE          1024*1024 /*动态内存的大小*/ #define GUI_WINSUPPORT            (1) /*是否支持 WM（

13、视窗管理器）*/#define GUI_SUPPORT_MEMDEV        (1) /*是否支持存储设备*/#define GUI_SUPPORT_AA            (0) /*是否支持反锯齿*/ #endif 在LCD的最基本操作就是在某一个坐标上画点，其他的操作都是画点操作延伸出来的。uC/GUI的所有对LCD的操作也是基于这个动作。在FL2440_LCD

14、_for_GUI.c文件中实现开发板LCD的基本操作函数，与uc-GUI中定义的函数对接。如：void FL2440_LCD_SetPixel(U32 x,U32 y,U16 c)PutPixel(x,y,c);/*基本的LCD画点函数*/U16 FL2440_LCD_GetPixel(U32 x,U32 y)return (GUI_Point(x,y);/*基本的LCD读点函数*/void FL2440_LCD_Off(void)Lcd_EnvidOnOff(0); /*LCD开关*/void FL2440_LCD_On(void)Lcd_EnvidOnOff(1); /*LCD开关*/3实

15、验过程：前面介绍了基本的移植原理，要想让开发板能够正常工作，还需要一些额外的工作。1 启动代码采用三星公司针对2440的启动代码，基本无需修改。2 应用程序前面介绍的uc/OS-II只是一个操作系统的最基本内核，要实现具体功能，要求开发人员自己编写相关的应用程序。本实验中，应用程序在主函数文件finalmain.c中实现。主要功能是利用uc/OS-II的多任务调度功能和uc-GUI提供的图形函数接口，编写一个Uart传输测试程序。通过Uart协议，传输PC机键盘输入的数据，在开发板的LCD上显示出来。同时实现了字符串移动和现实系统信息的附加功能。主函数如下：void Main()/系统时钟，L

16、CD，Uart，GUI以及uc/OS-II的初始化cpu_init();FL_Lcd_Init();Uart_Init(0,115200);Uart_Printf("begin!n");GUI_Init();GUITASK_Init();OSInit(); OSTimeSet(0); /创建起始任务 OSTaskCreate(TaskStart, 0, &TaskStartSTKTaskStkLeath-1, NormalTaskPrio+13); /创建信号量，用于在文本框输入满后清除文本框内容使用Cls=OSSemCreate(1); OSStart();voi

17、d TaskStart (void *pdata) /起始任务 / 设置系统时钟节拍 Init_Timer4(); / 初始化统计任务 OSStatInit(); / 创建任务/*Task_Text为创建文本框任务，在LCD上画出一个文本框，同时实现在文本框输入满的时候清楚文本框内容*/ OSTaskCreate(Task_Text,0, &Task_Text_StkTaskStkLeath - 1, NormalTaskPrio); /*Task_SideText任务，在LCD侧边处现实操作系统名称及版本，并向上移动*/OSTaskCreate(Task_SideText,0,&am

18、p;Task_SideText_StkTaskStkLeath-1,NormalTaskPrio+3); /*Task_Info任务，在文本框下方显示系统信息，包括CPU使用率，系统任务切换频率，系统开机时间*/ OSTaskCreate(Task_Info, 0, &Task_Info_StkTaskStkLeath - 1, NormalTaskPrio+5); /*Task_Title任务在文本框上方滚动现实提示信息*/ OSTaskCreate(Task_Title, 0, &Task_Title_StkTaskStkLeath - 1, NormalTaskPrio+

19、6); /*Task_Uart任务，从Uart串口读取数据显示在文本框中*/OSTaskCreate(Task_Uart, 0, &Task_Uart_StkTaskStkLeath - 1, NormalTaskPrio+8);/*在文本框中现实位图，（可选）*/ /OSTaskCreate(Task_Bmp, 0, &Task_Bmp_StkTaskStkLeath - 1, NormalTaskPrio+7); OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); Uart_Printf("Exit TaskStart.n");实验结果：经过多次实验和调试

20、，最终实现了上述功能，以下是实验结果截图：ADS工程源文件组织结构附录：1 uc/OS-II移植代码（汇编函数部分）：OSStartHighRdy BL OSTaskSwHook ; Call user-defined hook function LDR r4, =OSRunning ; Indicate that multitasking has started MOV r5, #1 STRB r5, r4 ; OSRunning = true LDR r4, =OSTCBHighRdy ; Get highest priority task TCB address LDR r4, r4 ;

21、 get stack pointer LDR sp, r4 ; switch to the new stack LDMFD sp!, r4 ; pop new task s spsr MSR spsr_c, r4 LDMFD sp!, r4 ; pop new task s psr MSR cpsr_c, r4 LDMFD sp!, r0-r12,lr,pc ; pop new task s r0-r12,lr & pc OSCtxSw STMFD sp!, lr STMFD sp!, r0-r12,lr ; push lr & register file MRS r4, cp

22、sr ; copy CPSR to R4 STMFD sp!, r4 ; push current psr MRS r4, spsr ; copy SPSR to R4 STMFD sp!, r4 ; push current spsr_OSCtxSw LDR r4, =OSPrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy LDR r5, =OSPrioHighRdy LDRB r6, r5 STRB r6, r4 LDR r4, =OSTCBCur ; Get current task TCB address LDR r5, r4 STR sp, r5 ; store

23、sp in preempted tasks's TCB BL OSTaskSwHook ; call Task Switch Hook LDR r6, =OSTCBHighRdy ; Get highest priority task TCB address LDR r6, r6 LDR sp, r6 ; get new task s stack pointer STR r6, r4 ; set new current task TCB address LDMFD sp!, r4 ; pop new task spsr MSR spsr_c, r4 LDMFD sp!, r4 ; po

24、p new task cpsr MSR cpsr_c, r4 LDMFD sp!, r0-r12,lr,pc ; pop new task r0-r12,lr & pcOSIntCtxSw LDR r0, =OSIntCtxSwFlag ; OSIntCtxSwFlag = true MOV r1, #1 STR r1, r0 MOV pc, lr ;This is only change flag,return to OSIntExit/OSTickISRSUBlr, lr, #4 STMFDsp!, r0-r12, lr ; push r0-r12 register file an

25、d lr( pc return address ) MRS r4, spsr STMFD sp!, r4 ; push current spsr_irq ( =cpsr_svc )mov r0,#0x4000mov r1,#0x4a000000str r0,r1,#0mov r0,#0x4000mov r1,#0x4a000000str r0,r1,#0x10BLOSIntEnterBL OSTimeTickBL TmrSignalTmrBLOSIntExitLDRr0, =OSIntCtxSwFlag ; check if OSIntCtxFlag is marked as trueLDR

26、r1, r0CMPr1, #1BEQ_IntCtxSw ; if OSIntCtxFlag = true, then jump to _IntCtxSwLDMFD sp!, r4 ; get cpsr_svc from stackMSR spsr_c, r4 ; prepare spsr to return svc modeLDMFDsp!, r0-r12, pc ; recover r0-r12 and pc from stack, cpsr also _IntCtxSw MOV r1, #0 ; clear OSIntCtxSwFlag = flase STR r1, r0 LDMFD s

27、p!, r4 ; restore spsr_irq MSR spsr_c, r4 LDMFDsp!, r0-r12, lr ; recover the irq stack pointer LDR r5, =SAVED_LR_IRQ LDR r6, =SAVED_LR_SVCSTRlr, r5 ; save lr_irq to SAVED_LR_IRQ MOVlr, #0x00000093 ; change forcely cpsr to svc modeMSRcpsr_c, lrSTR lr, r6 ; save lr_svc to SAVED_LR_SVCLDRlr, r5 ; get lr

28、_irq value saved in SAVED_LR_IRQ STMFD sp!, lr LDRlr, r6 STMFD sp!, r0-r12,lr ; push lr & r0-r12 register file MRS r4, spsr STMFD sp!, r4 ; push current psr MRS r4, spsr STMFD sp!, r4 ; push spsr B_OSCtxSw ; jump to _OSCtxSwARMDisableIntMRSr0, cpsrSTMFDsp!, r0 ; push current PSRORRr0, r0, #0x80MSRcpsr_c, r0 ; disable IRQ Int sMOVpc, lrARMEnableIntLDMFDsp!, r0 ; pop current PSRMSRcpsr_c, r0 ; restore original cpsrMOVpc, lr2 uc/OS-II移植代码（C语言函数部分）：OS_STK * OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt)