μc/OS-II是一種占先式、多任務(wù)、移植性非常強(qiáng)的免費(fèi)微控制器嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，從1992年出現(xiàn)以來，已在照相機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制和工業(yè)機(jī)器人等多種領(lǐng)域中得到應(yīng)用。它一方面相對GNU下Linux衍生出來的EOS更小巧且移植方便，實(shí)時(shí)性更好，更適合工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用;另一方面由于是免費(fèi)的，比使用VxWorks等商業(yè)實(shí)時(shí)EOS大大節(jié)省成本，非常適用于開發(fā)實(shí)用簡約的嵌入式控制程序。
　　摩托羅拉的MPC555是建立在PowerPC體系結(jié)構(gòu)上，采用RISC技術(shù)的一款高檔、適用于精密控制的微控制器、其芯片內(nèi)嵌增加了浮點(diǎn)單元的32位RCPU核心、26KB靜態(tài)RAM、448KB片內(nèi)Flash、一個(gè)QSMCM（串行通訊模塊）、兩個(gè)TouCAN模塊、兩個(gè)TPU、一個(gè)MIOS（模塊化I/O系統(tǒng)）、兩個(gè)QADC模塊，工作頻率達(dá)40MHz。另外芯片體積小，僅為2.5cm×2.5cm×0.5cm。所有這些特性使其特別適用于汽車等現(xiàn)場控制領(lǐng)域的嵌入式微控制系統(tǒng)？
　　將μC/OS-II移植于MPC555上既有益于MPC和μC/OS-II在車用控制器上的應(yīng)用，其成果也可以用于其他嵌入式工業(yè)控制領(lǐng)域。本次移植中，使用CodeWarrior for PPC 6.5編譯調(diào)試環(huán)境。
　　1 移植原理
　　μC/OS-II包括中斷管理、任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)之間通信管理和內(nèi)存管理五方面功能、其結(jié)構(gòu)共分三層，如圖1。I層為與處理器相關(guān)的代碼，在μC/OS-II的Intel 80x86版本上為OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.ASM三個(gè)文件。該層完成系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置、出入中斷的管理和任務(wù)切換功能，為第II層提供接口。II層包括時(shí)間管理、任務(wù)調(diào)度管理、任務(wù)間的通信管理和內(nèi)存管理四部分，是OS的主體部分，全部由ANSI C代碼寫成，與處理器無關(guān)，它為用戶應(yīng)用程序提供接口。III層是用戶應(yīng)用程序部分，μC/OS-II有中斷和任務(wù)兩個(gè)處理級別，用戶可以建立自己的任務(wù)，編寫必要的中斷子程，在任務(wù)之間或任務(wù)與中斷子程之間建立信號(hào)量、郵箱或消息隊(duì)列完成控制器軟件的編寫。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在移植過程中，只需將I層代碼針對MPC555的編程結(jié)構(gòu)做相應(yīng)改動(dòng)，使其完成系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置、中斷管理和任務(wù)切換功能即可。
　　
　　在前后臺(tái)系統(tǒng)中，提供一個(gè)CPU堆棧？發(fā)生中斷時(shí)，將當(dāng)前使用到的寄存器壓入堆棧，保存現(xiàn)場，執(zhí)行中斷程序;中斷程序完成后，從CPU堆棧中彈出寄存器的值，恢復(fù)現(xiàn)場。
　　在多任務(wù)系統(tǒng)μC/OS-II中不是這樣。OS創(chuàng)建時(shí)，為每個(gè)任務(wù)建立并初始化一個(gè)堆棧。當(dāng)發(fā)生中斷或任務(wù)切換時(shí)，把當(dāng)前任務(wù)運(yùn)行現(xiàn)場保存起來，即將所有寄存器保存到該“舊”任務(wù)的堆棧中。當(dāng)某個(gè)任務(wù)需要從就緒狀態(tài)激活到運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，OS又需將所有寄存器從該“新”任務(wù)的堆棧中彈出。這樣，每個(gè)任務(wù)分時(shí)占用CPU。而對各任務(wù)來說，每次進(jìn)入運(yùn)行態(tài)時(shí)，CPU狀態(tài)都與上次從運(yùn)行態(tài)退出時(shí)完全一樣。所以不再是使用一個(gè)CPU堆棧，而是多個(gè)任務(wù)將各自的運(yùn)行現(xiàn)場保存到自己的堆棧中。
　　另外，調(diào)用C函數(shù)時(shí)也會(huì)使用到堆棧，此時(shí)編譯器會(huì)創(chuàng)建一個(gè)堆棧;在C函數(shù)返回時(shí)，將其釋放、其大小因C函數(shù)使用到的變量和編譯器的不同而不同、在移植時(shí)，能夠正確創(chuàng)建、初始化、保存并恢復(fù)各個(gè)任務(wù)的堆棧，是確保OS任務(wù)切換和中斷管理順利完成的關(guān)鍵。
　　MPC555有32個(gè)32bit通用定點(diǎn)數(shù)寄存器，32個(gè)64bit浮點(diǎn)數(shù)寄存器，另有9個(gè)控制/狀態(tài)寄存器。針對MPC555的編程結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)如表1的堆棧結(jié)構(gòu)。每次任務(wù)環(huán)境入棧時(shí)創(chuàng)建一含73個(gè)位置的堆棧，為了保證浮點(diǎn)數(shù)寄存器的完整，每個(gè)位置為64bit寬。創(chuàng)建任務(wù)時(shí)，建立該堆棧結(jié)構(gòu)，并用默認(rèn)值對其進(jìn)行初始化。在任務(wù)保存或激活時(shí)把寄存器的值保存到堆棧中相應(yīng)位置，或者從堆棧的相應(yīng)位置把寄存器值彈出。其中GPR1被MPC作為堆棧指針SP使用，在堆棧操作時(shí)，要注意控制好SP。