实时操作系统μC／OS-II在AT89S52上的移植

1 引 言

实时操作系统是为微处理器或微控制器管理设计的底层软件。在嵌人式应用中，使用实时操作系统的最主要目的是增加系统的可靠性，提高开发效率、缩短开发周期。

μC/OS-II是一个可移植(portable)、可固化的(romable)和占先式的(preemptive)实时内核，最多可以管理64个任务(用户最多可以设计56任务)。μC/oS-II的源代码公开，绝大部分代码使用标准的ANSIC：书写，所以可以方便地移植到很多不同种类的处理器或控制器上。用户可以免费从相关网站下载源代码。

目前，51系列的单片机在世界范围内有着广泛的应用。AT89S52是ATMEL公司利用51内核生产的一款FLASH型8位微控制器。控制器内部集成了8 kB的FLASH，256 B RAM，3个16位定时计数器，4组8位并行口，1个全双工可编程串行口。

笔者在用AT89S52单片机设计多路数据采集器时，在编译器KEIL环境下，成功地把μC/OS-II移植到AT89S52单片机上面。下面论述如何将μC/OS-II移植到AT89S52上。

2移植条件和必要步骤

μc/OS-II要求微处理器有堆栈指针、有CPU内部人栈与出栈指令以及一定容量的硬件堆栈。AT89S52能够满足这些要求。

μC/OS-II在设计的时候充分考虑了可移植性。移植工作包括在OS CPU.H中设置1个常量、声明几个数据类型、声明3个宏，在OS CPU C.C中写6个简单的C函数，以及在OS CPU A.ASM中写几个汇编语言函数。

3移植的主要过程

3.1 OS CPU.H的编写

OS CPU.H需要规定栈的增长方向。这里定义常量OS STK GROWTH为0，表明栈的增长方向向上。

用户要用到的变量类型应该在这里定义，同时必须注意KEIL对C语言的扩展。笔者只定义了以下几种变量类型。

最后还需要声明OS-TASK-SW()宏。

#define OS TASK SW() OSCtxSw()

3.2 OS CPU C.C中相关函数的编写

在(OS CPU C.C)中要写几个C函数(OS CPUC.C)。这几个C函数包括OSTaskStklnit()，OSTaskCreateHook()，OSTaskDelHook()，()STaskSwHook()，OSTaskStatHook()，OSTimeTickHook()。他们中除了OSTaskStkInit()外都是用户根据自己的需要定义的，可以没有任何内容。下面着重讨论OSTaskStklnit()。

函数OSTaskStklnit()由任务创建函数OSTaskCreate()或()STaskCreateExt()，在建立每个任务的时候初始化任务堆栈。初始化后的任务堆栈看起来就像刚刚发生中断一样。开始运行这个任务就是模拟中断返回，把初始化后堆栈的各个值恢复给各个寄存器。所以初始化任务堆栈就是在任务堆栈中模拟发生过1次中断后的堆栈结构，按照中断后的进栈次序预留各个寄存器的存储空间，还要在这些存储空间里面放上恰当的初值。用户堆栈初始化时从下向上依次保存：用户堆栈长度，PCL，PCH，PSW，ACC，B，DPL，DPH，R0，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7。

初始化任务栈的时候，需要传递任务代码起始指针(task)、参数指针(pdata)、任务堆栈顶端的地址(就是堆栈栈顶指针ptos)。任务栈初始化完成后，返回1个新的堆栈栈顶指针，OSTaskcreate()或OSTaskCreateExt()将他保存到OS TCB中去。

OSTaskStklnit()的程序清单如下：

OS STK*OSTaskStklnit(void(*task)(void*pd)，void*

ppdata，OS STK *ptos，INTl 6U opt)reentrant

3.3 OS_CPU_A.ASM中相关函数的编写

在OS CPU A.ASM中要写几个汇编语言的程序。这几个汇编程序包括OSStARtHIghRdy()，OSTIckISR()，OSCtxSw()和OSIntCtxSw()。限于篇幅，笔者在这里只给出了OaNtARtHIghRdy()和OSTIckISR()的程序代码。

这里先介绍4个宏：PUSHALL，POPALL，SAVESTFACK和RESTORESACK。PUSHALL的作用是把当前所有寄存器的内容以保存到系统栈中;POPALL的作用是在任务切换之前从系统堆栈恢复所有的寄存器中的内容;SAVESTACK的作用把系统栈的内容保存到任务栈(片外RAM);RESTORESTACK的作用把任务栈的内容复制到系统栈(片内)。在本设计中，由于AT89S52单片机的片内RAM有限，所以把任务栈设计在了片外。

OSStARtHIghRdy()的作用是使处于就绪状态的任务开始运行。在这个函数中调用钩子函数OSTaskSwHook()，这个函数可以让用户扩展系统的功能。然后获得优先级最高的任务的指针，根据这个指针从要开始运行任务的任务堆栈中恢复所有寄存器，恢复完后执行1次中断返回(AT89S52单片机没有直接改变PC的指令)，程序就开始运行就绪状态任务了。OSStARtHIghRdy()的程序清单如下：

OSTIcKISR()μC/OS-Ⅱ中的时钟节拍中断服务程序。μC/OS-Ⅱ需要用户提供周期性信号源，用于实现时间延时和确认超时。μC/OS-Ⅱ中的时钟节拍服务是通过在中断服务子程序OSTIcklSR()中调用OSTimeTick()来实现的。OSTI