uC/OSII在C8051F020单片机上的移植

1 uC/OS-II的版本和C8051F020单片机的集成开发环境
µC/OS-II内核使用了V2.52版本。虽然Silicon Lab公司免费提供C8051F系列单片机的集成开发环境，由于使用习惯，笔者还是选择了µVision2 V2.38A版本，C编译器版本是C51.exe V7.06，汇编器的版本是A51.exe V7.07。适配器使用Silicon Lab公司的EC2，需要说明的是，要在Keil uVision2 IDE中调试C8051F系列单片机，必须安装动态链接库。
2 uC/OS-II在C8051F020单片机上的移植
移植工作就是更改OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM这几个文件。在说明这几个文件之前，先说明两点注意事项。（1）可重入函数。单片机内部堆栈空间有限，C51提供一种压缩栈的方式，当递归调用这个函数时，会导致变量被覆盖，所以在实时应用中，要用关键字reentrant将函数声明成可重入函数，把每次函数调用时的局部变量单独保存起来。但函数中不可以使用BOOL变量，因为在LARGE编译模式下，KEIL默认将所有变量定位到外部RAM的最高处，而MCS-51系列的MCU中只有内部20H-2FH的地址可以位寻址。（2）C51的关键字和uC/OS-II定义变量的矛盾。“pdata”、“data”在uC/OS-II中用做一些函数的形参，但它同时又是C51的关键字，在编译时导致语法错误，通过把“pdata”改成“ppdata”，“data”改成“ddata”解决了此问题。
2.1 OS_CPU.H文件
这个文件主要是与处理器相关的宏定义和数据类型声明。如前面提到的，不能使用bit型变量，把BOOLEAN型定义成unsigned char型。另外8位MCU数据宽度和堆栈宽度都是8位，分别将OS_STK和OS_CPU_SR定义成unsigned char型。uC/OS-II提供了3种处理临界代码的方法，这里使用第一种，即通过对寄存器EA开关中断。MCS-51系列MCU的堆栈是从下向上递增的，定义OS_STK_GROWTH = 0。
2.2 OS_CPU_C.C文件
这个文件主要是完成OSTaskStkInit（）。在uC/OS-II中，任务是一个无限循环，任务之间也不会互相调用，但是uC/OS-II总是执行优先级最高的任务，假定当前有一个更高优先级的任务进入就绪状态，为了保证原来低优先级任务的完整性，uC/OS-II为每个任务建立了任务堆栈，就相当于函数调用时保存返回地址和参数一样，用来保存当前任务的状态，保证任务切换能和函数调用一样正确。只不过函数调用时函数堆栈的操作过程是编译器自动完成的，而任务切换时需要模拟一个和编译器类似的任务堆栈的操作过程。实际上，uC/OS-II的移植工作主要就是解决这个问题，OSTaskStkInit（）完成任务栈初始化，后面介绍的OS_CPU_A.ASM文件完成3种不同条件下的任务切换操作。
图1列出了应用任务堆栈和MCS-51单片机的系统堆栈结构，左边是MCS-51单片机的系统堆栈，右边是应用任务的堆栈。MCS-51单片机系统堆栈是满递增栈，定义MCS51Sp为系统堆栈指针，定义MCS51SpTop为系统堆栈在内部RAM块的起始地址。初始化时把堆栈指针指向0x60H地址，即MCS51Sp = MCS51SpTop = 0x60H。需要保存的寄存器共有13个，应用任务入栈操作具体过程如下：（1）、把所有的寄存器压入系统堆栈；（2）、计算系统堆栈的深度（SP- MCS51SpTop），并且保存到任务堆栈的栈顶；（3）把系统堆栈所有的内容保存到任务堆栈，这里既包括在（1）中入栈的13个寄存器也包括程序运行时需要保存的参数（斜线填充部分）。应用任务出栈操作具体过程如下：（1）、从任务堆栈的栈顶得到要进行出栈的深度；把任务堆栈所有内容恢复到系统堆栈；（2）、把13个寄存器出栈（还剩下程序指针PC）；（3）、执行RETI命令，把系统堆栈中的地址恢复到程序指针PC。
错误！链接无效。 图1任务堆栈和系统堆栈
OSTaskStkInit（）的函数原型为 OS_STK *OSTaskStkInit（void （*task）（void *pd）,void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt）；其中task指向应用任务的起始地址，pdata是应用任务传递的参数指针，ptos是任务堆栈的栈顶指针，需要说明的是，MCS-51单片机的堆栈是递增的，所以这个指针应该指向任务堆栈的低地址，在OSTaskCreat（）中调用这个函数时opt没有意义，将opt设置为0。OSTaskStkInit（）中，主要保存新建任务栈的起始地址（2个字节），也就是在图1右半部分的虚线部分，由于任务还没有被调度，MCU的状态字并不具有实际意义。
2.3 OS_CPU_A.ASM文件
这个文件包括4个汇编语言函数。OSStartHighRdy（）；OSCtxSw（）；OSIntCtxSw（）；OSTickISR（）。Keil编译器不支持插入行汇编代码，需要写这4个汇编函数，如果编译器支持插入行汇编代码，就可以将所有与处理器相关的代码放到OS_CPU_C.C文件中（ARM和