μC/OS-II在ARM平台上移植的研究

随着科技的发展，嵌入式应用的复杂性越来越高，同时ARM体系处理器的价格越来越低，ARM平台 + 实时操作系统的架构体系的使用会越来越广泛。有鉴于此，本文对μC/OS-II在ARM平台下的移植进行了研究。

μC/OS-II在ARM平台的移植是一个重要的学习过程，有助于提高对RTOS的认识与理解，从而提高嵌入式工作者的理论与技术水平。μC/OS-II是一个小的实时内核，源代码公开，有详尽的解释。正是因为其内核小，才便于研究、理解和掌握。另外，参照TCP/IP协议、标准和一些公开的图书，在μC/OS-II上增加TCP/IP协议栈，蓝牙通信软件、红外通信协议也十分方便，商业价值得到了认可。

1 操作系统μC/OS-II及S3C2410开发平台简介

1.1 μC/OS-II简介

μC/OS最早出自于1992年美国嵌入式系统专家Jean J.Labrosse在《嵌入式系统编程》杂志5月和6月上刊登的文章连载，并把μC/OS的源代码发表在该杂志的BBS上。μC/OS-II是目前最新的版本。

μC/OS-II是专门为计算机的嵌入式应用而设计的，绝大部分代码用C语言编写。CPU的相关部分采用汇编语言编写，总量在200行左右的汇编语言被压缩到最低限度，目的是便于移植到任何一种其他的CPU上去。

μC/OS-II具有执行效率高、占用空间小、实时性优良、可扩展等特点，最小内核可编译至2 KB。μC/OS-II可移植到几乎所有知名的CPU上。

1.2 μC/OS-II的组成

严格地说μC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提出输入输出管理、文件系统、网络通信等额外的服务。但由于μC/OS-II良好的可扩展性和源代码开放，这些非必须的功能完全可以由用户根据自己的需要分别实现。

μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信、CPU的移植等5个部分。

（1）核心部分（OSCore.c）：操作系统的处理核心，包括操作系统的初始化、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。

（2）任务处理部分（OSTask.c）：与任务操作密切相关的部分。包括任务的建立、删除、挂起、恢复等等。

（3）时钟部分（OSTime.c）：μC/OS-II中最小的时钟单位是timetick（时钟节拍）。任务延时等操作在此完成。

（4）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，主要用于任务间的相互联系和对临界资源的访问。

（5）与CPU的接口部分：这里是指μC/OS-II针对所使用的CPU需要改写的部分。由于μC/OS-II是一个通用性的操作系统，其开放的源代码是以X86内核为例而编写的，在应用到其他处理器平台上时，这部分代码必须做相应的改变。

1.3 ARM硬件开发平台简介

调试时所用的硬件开发平台是一款基于三星S3C2410A芯片的开发平台。S3C2410开发板是一款通用的ARM9开发板，其基本配置采用三星公司的S3C2410 ARM920T芯片，主频203 MHz。集成有SDRAM控制器、NAND Flash控制器、SD读卡器、USB Host和USB Device控制器、LCD控制器、I2C总线控制器、SPI总线接口等。开发板上Flash空间为32 MB，SDRAM容量为128 MB。

2 S3C2410引导程序

开发板原有引导程序由VIVI公司提供，其运行过程分成两个阶段。第一阶段的代码用汇编语言编程，主要完成以下任务： （1）初始化CPU速度、存储器、存储器配置寄存器，以及串口等硬件资源的配置；（2）建立内存空间的映射图，将系统的软硬件环境带到合适的状态，为最终调用操作系统内核做准备； （3）装载操作系统映像到内存中；（4）设置相关寄存器和资源，跳转到main（）函数，进入第二阶段。

第二阶段的代码用C语言编写，从main（）函数开始，主要工作有：开发板外部接口初始化（I/O接口、UART接口、LCD接口等）、内存映射和内存管理单元初始化等，最后启动linux内核。有大量文章对此开发板引导程序作了详细的分析[3]，本文在这里不做重复，本文的重点是将引导程序与μC/OS-II操作系统二者融合，既利用了开发板源代码提供的关于UART口、LCD和触摸屏接口程序；时钟、内存管理等丰富的驱动程序和接口程序，又成功地完成了对μC/OS-II实时操作系统的移植和整合。

3 移植要点

μC/OS-II的内核分成2个部分，与处理器无关的代码和与处理器有关的代码。移植过程中需要根据S3C2410处理器和ADSV1.2开发平台（这里特地强调编译平台的因素，主要考虑到各个编译平台对数据格式的理解略有差别）的特点来重新编写3个文件，用C语言编写的OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和用汇编语言编写的OS_CPU_A.ASM