μCOS-Ⅱ在ARM系列单片机S3C44B0x上的移植

引 言
目前，嵌入式系统在工业控制、家用电器、移动通信、PDA等各种领域得到了越来越广泛的应用。由于用户对嵌入式产品的性能要求越来越高，程序设计也变得越来越复杂，这就需要一个通用的嵌入式实时操作系统来对其进行管理和控制。对移植了操作系统的嵌入式系统进行设计和开发，可以大大减小程序员的负担，对于不同的应用可以按照相同的步骤来完成系统的设计。
μC／OS-Ⅱ是一种简单高效、源代码公开的嵌入式实时操作系统，具有良好的可扩展性和可移植性，被广泛的应用到各种嵌人式处理器上。μCOS-Ⅱ操作系统拥有可固化，可裁剪，可剥夺性的实时内核，可同时管理64个系统任务。利用移植μCOS-Ⅱ操作系统的嵌入式微处理器来设计和开发产品，对于提高产品的性能，减少产品的开发周期和降低开发成本有着重要的意义。在此较详细地分析和介绍了嵌入式实时操作系统μCOS-Ⅱ在ARM系列单片机S3C44B0x上的移植过程。

1 μCOS-Ⅱ概述
μCOS-Ⅱ是一种源代码公开、结构小巧、具有可剥夺性实时内核的嵌入式实时操作系统。μCOS-Ⅱ是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编语言代码，使之可供不同架构的微处理器使用，至今，从8位到64位，μCOS-Ⅱ已在超过40种不同架构的微处理器上运行。μCOS-Ⅱ是专门为嵌入式应用而设计的，它包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务问的通信和同步等基本功能。μCOS-Ⅱ拥有一个可移植、可固化、可裁剪的实时内核，它具有执行效率高，占用空间小，实时性能优良和可扩展性强等特点，被广泛地移植应用到各种嵌入式微处理器中。

2 S3C44B0处理器概述
S3C44B0x微处理器采用高性能、低功耗的32位RISC内核ARM7TDMI。 同时，S3C44B0x在ARM7TDMI核的基础上，扩展了一系列的外围器件，使系统成本及外围器件数目降低至最低，这些功能部件分为CPU单元，系统时钟管理单元，存储单元和系统功能接口单元，片上集成的主要功能如下：
在ARM7TDMI基础上增加了8 KB的CACHE；外部扩充存储器控制器；LCD控制器，并带有1个LCD专用DMA通道；2个通用DMA通道，2个带外部请求引脚的DMA；2个带有握手协议的UART，1个SIO；1个I2C总线控制器；5个PWM定时器及1个内部定时器；1个看门狗定时器；71个通用可编程I／O口，8个外部中断源；功耗控制模式：正常、低、休眠和停止；8路10位ADC；具有日历功能的RTC；PLL时钟发生器等。

3 嵌入式操作系统μCOS-Ⅱ的移植
3．1 移植μCOS-Ⅱ的条件
所谓移植，就是使一个实时内核能在其他的微处理器或微控制器上运行。为方便移植，大部分μCOS-Ⅱ的代码都是用C语言编写的，但是仍需要用C语言和汇编语言编写与处理器硬件相关的代码，这是因为μCOS-Ⅱ在读／写处理器的寄存器时，只能通过汇编语言来实现，要使μCOS-Ⅱ正常运行，处理器必须满足以下要求：
(1)处理器的C编译器能产生可重人型代码；
(2)处理器支持中断，并且能产生定时中断(通常为10～100 Hz)；
(3)用C语言就可以开／关中断；
(4)处理器能支持一定数量的数据存储硬件堆栈；
(5)处理器有将堆栈指针以及其他CPU寄存器的内容读出、并存储到堆栈或内存中去的指令。
ARM系列单片机S3C44B0x满足以上的条件。所以可以将μCOS-Ⅱ移植应用到S3C44B0x。
3．2 搭建移植环境
本次移植在如下的环境中完成：
(1)编译工具采用ARM公司的ADS 1．2。ADS全称为ARM Developer Suite，是ARM公司推出的新一代ARM集成开发工具。现在ADS的最新版本是1．2，它取代了早期的ADS 1．0和ADS 1．1。ADS 1．2由命令行开发工具，ARM实时库，GUI开发环境，实用程序和支持软件组成。有了这些部件，用户就可以非常方便地为ARM系列的处理器编写和调试自己的应用程序了。
(2)目标板采用杭州立宇泰公司生产的S3C44B0x开发板，主机通过JTAG连接目标板以建立交叉开发调试环境。
3．3 μCOS-Ⅱ的移植
μCOS-Ⅱ的硬件／软件体系结构如图1所示，对μCOS-Ⅱ的移植其实就是对与处理器有关的代码进行重新编写或修改。

由图1可知，移植μCOS-Ⅱ实际上就是分别对OSCPU．H，OS_CPU_A．ASM和OS_CPU_C.C这三个文件进行重新编写或修改。由于在本次移植中是将μCOS-Ⅱ移植到ARM系列单片机S3CA4B0x中，接下来将结合S3CA4B0x微处理器的特性来具体介绍本次移植过程中所做的主要工作。
(1)移植OS_CPU．H文件
OS CPU．H文件中包括了用#define定义的与处理器相关的常量和类型的定义，与μCOS-Ⅱ所定义的变量类型相一致；定义开／关中断的宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()来保护临界段代码免受多任务或中断服务例程的干扰；定义栈的增长方向，在本次移植中栈的增长方向被定义为从上往下增长，OS_STK_GROWTH的值定义为1。在移植该文件时，需要编写和修改的部分代码如下所示：
①设置与编译器相关的数据类型