嵌入式实时操作系统μCOS原理与实践 第7章 移植

嵌入式实时操作系统μC/OS原理与实践新浪交流微群：第7章移植7.1移植说明 7.2在VC6上实现基于Windows的虚拟μC/OS-II移植 7.3在基于NIOS软核的FPGA嵌入式系统下的μC/OS-II移植 习题 新浪交流微群：7.1移植说明

μC/OS-II作为嵌入式实时操作系统，最终要应用在嵌入式系统上，如单片机、ARM、FPGA、DSP等。本章中首先给出的就是说明如何移植到虚拟WINDOWS平台。接下来就是在一个实际的嵌入式系统，基于软核的FPGA系统下的移植。在掌握了这两个平台的移植后，移植到其他的平台都是不难实现。7.1.1μC/OS-II的代码结构新浪交流微群：移植必看的重要代码：1.操作系统配置文件os_config.h2.操作系统头文件ucos_ii.h3.操作系统内核C文件4.与CPU相关代码部分新浪交流微群：7.1.2操作系统中与CPU相关的代码解析

7.1.2.1头文件os_cpu.h表7.2os_cpu.h定义的数据类型表7.3os_cpu.h除类型定义外的其他代码示例进入临界区有三种方法：方法1：定义一个全局变量FlagEn，进入临界区时中断服务程序判定该值为0，就不进行中断服务。离开临界区时将FlagEn置1。这种方法只在虚拟平台上使用时使用。其缺点是不能进行中断嵌套。方法2：OS_ENTER_CRITICAL()时将CPU状态寄存器（如PSW）入栈，关中断，定时器中断被禁止。OS_EXIT_CRITICAL()时退栈即可恢复CPU状态寄存器的值，这样中断也恢复到了原来的状态。方法3：OS_ENTER_CRITICAL()时将CPU状态寄存器（如PSW）的值保存到局部变量，关中断，定时器中断被禁止。OS_EXIT_CRITICAL()时从局部变量恢复CPU状态寄存器的值，这样中断也恢复到了原来的状态。这需要编译器支持处理状态寄存器的值的函数。新浪交流微群：7.1.2.2包含汇编的C文件os_cpu.c1.OSTaskStkInit是由OSTaskCreate或OSTaskCreateExt在创建任务的时候，在对控制块进行初始化之前，对任务堆栈进行初始化时调用。它实现的功能是将任务参数地址、任务函数入口地址、各CPU寄存器地址压入任务堆栈。需要注意的是，虽然这时候任务还没有运行过，不需要保存当前CPU寄存器的真实值到任务堆栈，但初始化的结果是将堆栈看起来好像刚刚发生了中断一样。请参考本书中2.4.1和2.4.2。2.OSStartHighRdy在多任务启动函数OSStart中被调用。这时候没有任务在运行，OSStartHighRdy开始启动多任务。在OSStartHighRdy运行前，OSStart已将任务控制块指针OSTCBCur指向优先级最高的就绪任务的TCB，OSStartHighRdy首先将OSRunning的值设置为真，然后使用汇编语句将堆栈寄存器的值设置为该任务堆栈的地址，然后将各堆栈中内容退栈给各寄存器，接着是任务地址和任务参数，并转到任务地址去执行。3.OSCtxSw是非中断处理情况下的任务切换函数。它在任务被阻塞、删除、创建等多种情况下被调用。直接调用它的函数就是OS_Sched。

4.OSIntCtxSw是中断处理情况下的任务切换函数。例如系统的每10毫秒进行时钟中断，那么都要使用它进行任务切换。因为在中断产生后，所以PSW、CS、IP（80x86）已经被压入了堆栈(在其他硬件环境下应是不同的寄存器)，而ISR服务程序首先需将其他的寄存器也压入堆栈，所以不需要再去保存环境，所以中断中任务切换和非中断的情况下是不同的。5.用户时钟中断服务程序OSTickISRuser。用户时钟中断服务程序也就是时钟节拍服务程序，是系统的心脏跳动。

新浪交流微群：7.1.3μC/OS-II移植步骤1.选择合适的开发软件，为μC/OS-II操作系统建立一目录，将操作系统内核代码拷贝到一个目录，最好是该目录下一个子目录。2.在该目录下创建工程。加入μC/OS-II内核文件到这个工程。3.建立主程序，如main.c。在主文件中编写TaskStart代码，该代码能设置定时器中断。在主文件中声明用户堆栈数组，创建用户堆栈。主程序中的入口函数应先执行操作系统初始化函数os_init,然后使用OsTaskCreate或OsTaskCreateExt创建TaskStart。之后如果有用户任务应使用OsTaskCreate或OsTaskCreateExt创建所有用户任务。然后调用OSStart()启动多任务。注意TaskStart的优先级必须是最高的。4.根据7.1.2中对os_cpu.h的说明，根据用户硬件环境修改os_cpu.h。5.根据7.1.2中对os_cpu.c的说明，根据用户硬件环境修改os_cpu.c。6.编译，下载到硬件运行，查看结果和进行修改，直到成功。新浪交流微群：7.2在VC6上实现基于Windows的虚拟μC/OS-II移植

新浪交流微群：新浪交流微群：新浪交流微群：代码修改表7.6移植代码os_cpu.h解析os_cpu.c中修改的代码

1.堆栈初始化OSTaskStkInit代码实现表7.7堆栈初始化函数OSTaskStkInit在虚拟平台下的移植2.启动高优先级任务OSStartHighRdy代码实现表7.8启动高优先级任务函数OSStartHighRdy在虚拟平台下的移植3.任务切换OSCtxSw代码实现表7.9OS_TASK_SW在虚拟平台下的移植4.中断中的任务切换OSIntCtxSw代码实现表7.10OSIntCtxSw在虚拟平台下的移植5.时钟中断服务OSTickISRuser代码实现表7.11OSTickISRuser在虚拟平台下的移植6.主程序代码实现

表7.12虚拟平台下的移植中主程序的实现表7.12虚拟平台下的移植中主程序的实现新浪交流微群：7.3在基于NIOS软核的FPGA嵌入式系统下的μC/OS-II移植

大规模可编程逻辑器件FPGA开发技术已经成为我们这个时代先进的和普遍应用的技术。在QUARTUS下可以编写硬件描述语言Verilog或其他语言实现对FPGA的编程，这是所谓的纯硬件设计。除此之外，在FPGA的内部可以采用SOPC技术编制CPU，即NIOS-II处理器，并在NOISIDE应用程序环境下编写C和汇编软件，实现类似于带有处理器和存储器的系统的编程，这就是软核技术。在软核下，一些需要提供快速处理的子功能同样可以用硬件实现，而软核的优点在于便于实现比较复杂的功能。而软核下最显著的优势就在于移植嵌入式操作系统。

新浪交流微群：7.3.1系统结构系统结构包含系统整体硬件的结构和系统CPU的结构。实际上硬件包含了FPGA及其他的接口和功能器件，集中在电路板上，这一部分将给出原理框图；另外，使用SOPC技术在FPGA内部设计NIOS-II处理器。新浪交流微群：7.3.1系统结构NIOS-IICPU的设计新浪交流微群：7.3.1系统结构QuartusII8.1下的整体结构设计新浪交流微群：7.3.2NIOSII寄存器新浪交流微群：7.3.2NIOSII寄存器新浪交流微群：7.3.3os_cpu.h的移植代码表7.15INCLUDES.H的移植代码7.3.4os_cpu.c的移植代码表7.16os_cpu.c的移植代码7.3.5os_cpu.s的移植代码表7.16os_cpu.s的移植代码新浪交流微群：7.3.6工程的创建和移植测试

在NIOS下，最方便的方法是直接创建一个μC/OS-II的工程。如下图，选择我们编译好的硬件系统文件niostestreal.ptf，并在Name域给工程命名，然后按“Finish”即可。新浪交流微群：新浪交流微群：这时候，NIOS已为μC/OS-II系统构建了环境，这体现了NIOS与μC/OS-II的良好接口，我们将μC/OS-II2.91版的操作系统C文件复制到“D:\altera\81\nios2eds\components\micrium_uc_osii\UCOSII\src”目录，将头文件复制到“D:\altera\81\nios2eds\components\micrium_uc_osii\UCOSII\inc”目录。然后编写主文件

表7.