UC/OS II嵌入式技术

理器和嵌入式操作系统分别是其硬件和软件的核心。

ARM处理器由于其具有小体积、低功耗、低成本、高性能等特点，广泛应用在16/32位嵌入式RISC解决方案中，几乎占有嵌入式微处理器市场分额的75% ，本文选定三星公司生产的一款基于ARM920T核的高性能低功耗SOC芯片S3C2410作为移植方案的硬件平台。市场上主流的嵌入式实时操作系统有Vxworks、pSos、WinCE、Linux等，基于实时性、成本以及开发难度方面的考虑，我们选择uC/OS II——开放源代码的嵌入式实时操作系统。

● uC/OS II介绍

uC/OS II(Micro Control Operation System Two)是一个可以基于ROM运行的、可裁减的、抢占式(见图1)实时多任务内核，具有高度可移植性，特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统(RTOS)。为了提供最好的移植性能，uC/OS II最大程度上使用ANSI C语言进行开发，并且已经移植到近40多种处理器体系上，涵盖了从8位到64位各种CPU(包括DSP)。

uC/OS II可以简单的视为一个多任务调度器，在这个任务调度器之上完善并添加了和多任务操作系统相关的系统服务，如信号量、邮箱等。其主要特点有公开源代码，代码结构清晰、明了，注释详尽，组织有条理，可移植性好，可裁剪，可固化。内核属于抢占式，最多可以管理60个任务。从1992年开始，由于高度可靠性、鲁棒性和安全性，uC/OS II已经广泛使用在从照相机到航空电子产品的各种应用中。

2 uC/OS II在S3C2410上的可移植性

所谓移植，就是使这个实时内核能在某个微处理器上运行。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，所以uC/OS II的移植相对来说是比较容易的。uC/OS II的框架结构如图2。

uC/OSII的正常运行需要处理器平台满足以下要求：

a)处理器的C编译器能产生可重入代码。

b)用C语言就可以打开和关闭中断。

c)处理器支持中断，并且能产生定时中断(通常在10至100Hz之间)。

d)处理器支持能够容纳一定量数据(可能是几千字节)的硬件堆栈。

e)处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。

S3C2410处理器采用ARM920T内核，内部共有37个寄存器，其中R13通常用作堆栈指针，只要系统RAM空间允许，堆栈空间理论上没有限制。ARM处理器提供ARM指令和Thumb指令两种指令集，每种指令集都包含有丰富的指令对堆栈进行操作，可以随意的对处理器中的寄存器进行堆栈操作。根据堆栈生长方向的不同，可以生成4种不同的堆栈，分别是满递增、空递增、满递减(此移植中使用的是满递减方式)、空递减。芯片内集成5个定时时钟，任何一个都可以产生定时中断，满足第三条要求。ADS集成开发环境的内置编译器可以产生可重入代码，并且支持内嵌汇编，C环境中可任意的进行开关中断操作。综上所述uC/OS II完全可以移植到S3C2410上运行。

3 主体移植过程

3.1 设置与处理器及编译器相关的代码[OS_CPU.H]

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;

typedef unsigned char INT8U;

typedef signed char INT16S;

typedef unsigned int INT16U;

typedef signed int INT16S;

typedef unsigned long INT32U;

typedef signed long INT32S;

typedef float FP32;

typedef double FP64;

typedef unsigned int OS_STK;

typedef unsigned int OS_CPU_SR;

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。

#define OS_ENTER_CRITICAL()(cpu_sr=OSCPUSaveSR())

#define OS_EXIT_CRITICAL()(OSCPURestoreSR(cpu_sr))

EXPORT OSCPUSaveSR

OSCPUSaveSR

mrs r1,cpsr

mov r0,r1

orr r1,r1,#0xc0

msr cpsr_cxsf,r1

mov pc,lr

EXPORT OSCPURestoreSR

OSCPURestoreSR

msr cpsr_cxsf,r0

mov pc,lr

3.2 用C语言实现与处理器任务相关的函数[OS_CPU_C.C]

OSTaskStkInit()

OSTaskCreateHook()

OSTaskDelHook()

OSTaskSwHook()

OSTaskStatHook()

OSTimeTickHook()

实际需要修改的只有OSTaskStkInit()函数，其他五个函数需要声明，但不一定有实际内容。这五个函数都是用户定义的，所以OS_CPU_C.C中没有给出代码。如果需要