μC/OS-II操作系統在各種處理器上的移植

μC/OS-II操作系統在各種處理器上的移植

　μC／OS-II操作系統是一種搶占式多任務、單內存空間、微小內核的嵌入式操作系統，具有高效緊湊的特點。它執行效率高，占用空間小，可移植性強，實時性能良好且可擴展性強。采用μC／OS-II實時操作系統，可以有效地對任務進行調度；對各任務賦予不同的優先級可以保證任務及時響應；采用實時操作系統，降低了程序的復雜度，方便程序的開發和維護。μC／OS-11非常適合應用在一些小型的嵌入式產品應用場合，在家用電器、機器人、工業控制、航空航天、軍事科技等領域有著廣泛的應用。

　　單片機、ARM、FPGA與μC／OS-II操作系統相結合，實現一些具體功能，是目前嵌入式應用中比較常見的。在這些應用中，基礎性的工作就是操作系統的移植。本文選取使用較多的51單片機、LPC2210、NiosII三種處理器進行介紹。

　　1 μC／OS-II操作系統移植條件

　　μC／OS-II操作系統的大部分源代碼都是用C語言書寫的，但仍需使用匯編語言來完成一些和處理器相關的操作，例如讀寫處理器、寄存器時只能使用匯編語言來實現。因此，將μC／OS-II操作系統移植到目標處理器上，需要從硬件和軟件兩方面來考慮。

　　硬件方面，目標處理器需滿足以下條件：

　?、偬幚砥鞯腃編譯器能產生可重入代碼；

　?、谟肅語言可以開／關中斷；

　　③處理器支持中斷，并且能夠產生定時中斷(通常在10～1 000 Hz之間)；

　?、芴幚砥髂軌蛑С秩菁{一定量數據的硬件堆棧；

　　⑤處理器有將堆棧指針和其他寄存器讀出和存儲到堆?；騼却嬷械闹噶?。

　　軟件方面，主要關注的是一些與處理器相關的代碼移植，其分布在OS_CPU．H、OS_CPU_C．C和OS_CPU_A．ASM這3個不同的文件中。

　　2 目標處理器硬件支持

　　51單片機、LPC2210、NiosII三種處理器在硬件方面均能滿足μC／OS-II操作系統的移植要求。

　　51單片機：選擇Keil公司的集成開發環境作為開發工具，因為該集成開發環境的C51編譯器能產生可重入型代碼，且用C語言就可以開／關中斷。同時具有一定數量的堆棧和操作相關寄存器的指令。

　　LPC2210：采用ARM7微控制器可以滿足上述②、④、⑤，而ADS1．2的C編譯器可以滿足①、③的要求。

　　NiosII處理器：Nios處理器可以配置成最多支持64個中斷，包括外部硬件中斷、內部中斷以及TRAP(調試中斷)。Nios II處理器可以配置使用32位內部定時器，通過用軟件控制寫入幾個控制寄存器的內容來獲得定時工作，與一般的定時器工作原理相同，可以產生定時中斷。Nios處理器可以外接存儲器。以使用的DE2開發板為例，外接512 KB SRAM資源，可提供足夠的數據硬件堆棧。NioslI 8．0 IDE采用GNU編譯器，支持C／C++的編譯、鏈接產生重入代碼，允許在C語言中嵌入匯編語言。

　　3 軟件移植過程

　　3．1 OS_CPU．H的實現

　　OS_CPU．H文件包括了用#define語言定義的與處理器相關的常數、宏以及數據類型。

　　在上述三種處理器采用的不同編譯器中，數據類型的定義是相同的，在此不做具體介紹。

　　在OS_CPU．H中定義與處理器相關的宏，主要是進入臨界區的OS_ENTER_CRITICAL()和退出臨界區的OS_EXIT_CRITICAL()。

　　在Keil編譯器中，EA是總中斷。

　　#define OS_ENTER_CRITICAL() EA="0"；／／關中斷

　　#define OS_EXIT_CRITICAL() EA="1"；／／開中斷

　　在ADS編譯器中定義為軟件中斷函數，并編寫軟件中斷處理代碼實現開／關中斷。

　　_swi(0x00)viod OS_TASK_SW(viod)；／／任務級任務切換函數

　　_swi(0x00)viod OS_ENTER_CRITICAL(viod)；／／關中斷

　　_swi(0x00)viod OS_EXIT_CRITICAL(viod)；／／開中斷