基于MC68HC908GP32的μC/OS-II移植

在前几讲中，介绍了μC/OS-II的概念、工作机制，还介绍了μC/OS-II在Intel 80X86CPU上的移植，相信读者通信学习，已经对移植的过程和步骤有了一定的了解。由于RAM容量的限制，移植就存在一定的困难；但对于有些8位的MCU，将μC/OS-II移植到MOTOROLA MC68H908GP32（以下简称GP32）上。

一、在GP32上移植μC/OS-11的主要问题

GP32为韩国Gamepark株式会社自行开发的掌上游戏机，于2001年10月开始发售。主机使用3.5英寸TFT-LCD液晶，解决了STN-LCD画面暗的缺点（GBA存在这样的问题）同时也解决了画面残象的问题，玩动作游戏画面更流畅。主机参数

名称- GP32，LCD- 反射型TFT彩色液晶，画面尺寸- 3.5英寸，解象度- 320 x 240，表示能力- 65536色，CPU- 32bit RISC-CPU，ROM- 512Kbyte，SDRAM- 8MB，声音- 16Bit Stereo Sound MIDI 4声道PCM，通信- RF Network支援，使用电池- 2节AA电池，电池寿命- 12小时，外部连接端子- USB port，MEDIA- SMC（Smart Card Media）

在第（4）讲中，介绍过要移植μC/OS-11，目标处理必须满足以下要求：

（1）处理器的C编译器能产生可重入代码；

（2）用C语言就可以打开和关闭中断；

（3）处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10～100Hz之间）；

（4）处理器支持足够的RAM，保存全局变量和作为多任务环境下的任务堆栈。

（5）处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。

编译后的μC/OS-II的内核大约有6～10KB；如果只保留最核心的代码，则最小可压缩到2KB。RAM的占用与系统中的任务数有关，任务堆栈要占用大量的RAM空间，堆栈的大小取决于任务的局部变量、缓冲区大小及可能的中断嵌套的层数。而像MOTOROLA6805系列的8位MCU，由于RAM资源太小且堆栈指针是固定的，不能满足上面的第（4）条和第（5）条要求，所以μC/OS-II不能在这类处理器上运行。

μC/OS-II 是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步（信号量，邮箱，消息 队列）和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化。

μC /OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。μC/OS-II绝大部分的代码是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。至今，从8位到64位，μC/OS-II已在超过40种不同架构上的微处理器上运行。μC/OS-II已经在世界范围内得到广泛应用，包括很多领域， 如手机、路由器、集线器、不间断电源、飞行器、医疗设备及工业控制上。实际上，μC/OS-II已经通过了非常严格的测试，并且得到了美国航空管 理局（Federal Aviation Administration）的认证，可以用在飞行器上。这说明μC/OS-II是稳定可靠的，可用于与人性命攸关的安全紧要（safety critical）系统。除此以外，μC/OS-II 的鲜明特点就是源码公开，便于移植和维护。

GP32是68HC08家庭的成员，具有512字节的片内RAM，32K字节的片内Flash，8MHz总线时钟。内部寄存器包括1个8位累加器A，1个16位索引寄存器X，1个16位堆栈指针寄存器SP，1个16位程序指针寄存器PC及1个8位标志寄存器CCR。与6805系列MCU相比，68HC08系列MCU的堆栈指针为16位，可以自由寻址。这就满足了移植条件（5），且可以使用C编译器生成代码。

在GP32上移植μC/OS-II的主要困难还是RAM资源太少。为了移植成功，必须采取措施减少RAM的用量，包括限制系统中的任务数量、仔细修改μC/OS-II内核、去掉不使用的部分、限制任务的断嵌套层数、在任务中尽量减少使用局部变量等等。在采取了上述措施后，可将RAM用量减少到最低。在GP32上移植μC/OS-II更多的是一种演示，能更好地说明μC/OS-II内核的可裁剪性和灵活性。

在本讲中将介绍一个移植实例。为了减少RAM用量，在本例中只运行了2个用户任务。尽量减池一内核中不必要的模块（包括由箱、消息队列、内存管理等），去掉了任务挂起、唤醒和删除等扩展功能，但仍然支持任务的创建和管理，也保留了信号量模块来用来任务间的通讯。

二、工具和运行环境

要实现μC/OS-II向GP32的移植，需要一个面向MC68HC08的C编译器。笔者使用的是HIWARE公司的C编译器。移植过程同样适用于MC68HC08家庭的其他成员。

三、移植中所需修改的文件

首先是编写整个项目的公共头文件include.h，这个文件定义使用内核中的哪些模块。Include.h会