基于μCOS的嵌入式系统应用开发研究

基于μCOS的嵌入式系统应用开发研究

Abstract:ThepaperbringforwardtheconceptionofEmbeddedSystem，Analysethecorekereofμc/os，moreoverdetailedlyintroducegraftingtheμC/OS'soperatingsystemontheARM'sarchitecturalstructureofS3C44B0'smicroprocessorandempolderonapplicationanddriverprogram。Keywords:EmbeddedSystem

μc/osMicroProcessor一、嵌入式系统概述嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物，目前嵌入式系统已经渗透到日常生活的各个方面，其在工业、服务业、消费电子等领域的应用范围都不断扩大，嵌入式计算机系统的正式定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁减，符合应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗的严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的主要特征有：系统内核小；专用性强；系统精简；嵌入式软件要求高实时性的操作系统软件；软件要求高质量和高可靠性；嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境。二、嵌入式μC/OS的体系结构介绍由于μC/OS结构简单，编程工具绝大部分是C语言编程，可以在大多数界面友好的编译器中编译生成目标代码，如BorlandC、Keil等工具，且其内核最小可以到几十K，可以在多种体系结构的微处理器上移植，用户的工作较小，源代码开放，便于学习。μC/OS-II的几大组成部分有：核心部分(OSCore.c)是操作系统的处理核心，包括操作系统初始化、操作系统运行、中断进出的前导、时钟节拍、任务调度、事件处理等多部分。任务处理部分(OSTask.c)完成任务的操作；包括任务的建立、删除、挂起、恢复等等。时钟部分(OSTime.c)主要完成任务延时等操作。

任务同步和通信部分为事件处理部分，包括信号量、邮箱、邮箱队列、事件标志等部分；

μC/OS-II的软件体系结构如图1所示。从图1中可以看到，如果要使用μC/OS-II，必须为其编写OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM三个文件。三、μC/OS在ARM微处理器上的移植μC/OS-II的全部源代码量大约是6000－7000行，一共有15个文件。将μC/OS-II移植到ARM处理器上，需要完成的工作也非常简单，只需要修改三个和ARM体系结构相关的文件，代码量大约是500行。以下分别介绍这三个文件的移植工作：OS_CPU.H文件数据类型定义，这部分的修改是与所用的编译器相关的，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，这里采用的编译器为集成可视化开发环境ARMSDT2.5，相关的数据类型的定义如下：typedefunsignedintOS_STK;

/*Eachstackentryis16-bitwide

*/2、OS_CPU_C.C文件void*OSTaskStkInit(void(*task)(void*pd)，void*pdata，void*ptos，INT16Uopt){unsignedint*stk;opt

=opt;

/*'opt'isnotused，preventwarning*/stk

=(unsignedint*)ptos;

/*

Loadstackpointer*/*--stk=(unsignedint)task;/*

lr

*/……;/*

r12—r0

*/*--stk=ARM_MODE_SYS;

/*systemmode*/*--stk=ARM_MODE_SYS;

/*systemmode*/return((void*)stk);}当前任务堆栈初始化完成后，OSTaskStkInit返回新的堆栈指针stk，在OSTaskCreate（）执行时将会调用OSTaskStkInit的初始化过程，然后通过OSTCBInit（）函数调用将返回的sp指针保存到该任务的TCB块中。移植完以上程序后，用户就可以结合自己的项目要求来编写自己的应用程序了，用户可以添加如打印、空等待等任务，以下给出了一个例程，通过调用OSTaskCreate()函数注册了三个任务，由系统根据最优调度原理进行调度。voidmain(void){Initialize();

/*Processorspecificinitialization*/OSInit();bufferSemaphore=OSSemCreate(BUFFER_LENGTH-1);terminalSemaphore=OSSemCreate(1);OSTaskCreate(Task1，(void*)string1，(void*)&stacks[0][TASK_STK_SIZE-1]，0);OSTaskCreate(Task2，(void*)string2，(void*)&stacks[1][TASK_STK_SIZE-1]，1);OSTaskCreate(Task3，(void*)string3，(void*)&stacks[2][TASK_STK_SIZE-1]，2);OSStart();/*

Start

*/}四、驱动程序的添加由于UC/OS提供的仅仅是一个任务调度的内核，通过以上移植，要想得到一个相对完整、实时的嵌入式多任务操作系统，还必须进行相当多的扩展工作。主要有：建立文件系统、通过开发如LCD液晶显示、USB通信、键盘、串口等驱动程序从而提供应用程序调用的API函数，还有创建图形用户接口（GUI）函数等，下面主要介绍一下串口驱动程序的开发。voidUart_Init(intmclk，intbaud)

{}该函数主要是初始化串口，设置波特率，其中mclk是系统主时钟频率，band参数传递串口通信波特率。voidUart_Select(intch){

}该函数进行串口选择，ch传递串口号。charUart_Getch(void)

{}该函数从串口读取字符，存放在一数组内。voidUart_GetString(char*string){

}该函数读取要发送的字符串，并一个一个字符地从串口发送。voidUart_SendByte(intdata)

{

}该函数通过串口发送数据，data是需要发送的字符。voidUart_SendString(char*pt)

{

}该函数通过串口发送字符串，pt是字符串首地址的指针。通过以上接口函数，系统向用户提供了屏蔽底层硬件的API函数，用户可以通过调用以上函数，方便地对串口进行操作。五、结束语目前市场上基于μc/os嵌入式操作系统的产品比较多，应用领域包括工业控制、信息家电、网络设备等方面，而且基于μc/os的应用正潮起云涌，蓬勃发展。随着后