COS-II 实时操作系统在嵌入式平台上进行移植的一般 方法和技巧

COS-II 实时操作系统在嵌入式平台上进行移植的一般 方法和技巧

C/OS-II实时操作系统在嵌入式平台上进行移植的一般

方法和技巧

清华大学 曾 鸣

引言

实时操作系统的使用，能够简化嵌入式系统的应用开发，有效地确保稳定性和可靠性，便于维护和二次开发。

µC/OS-II是一个基于抢占式的实时多任务内核，可固化、可剪裁、具有高稳定性和可靠性，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。

在µC/OS-II官方的主页上可以查找到一个比较全面的移植范例列表。但是，在实际的开发项目中，仍然没有针对项目所采用芯片或开发工具的合适版本。那么，不妨自己根据需要进行移植。

本文则以在TMS320C6711 DSP上的移植过程为例，分析了µC/OS-II在嵌入式开发平台上进行移植的一般方法和技巧。µC/OS-II移植的基本步骤

在选定了系统平台和开发工具之后，进行µC/OS-II的移植工作，一般需要遵循以下的几个步骤：

● 深入了解所采用的系统核心

● 分析所采用的C语言开发工具的特点

● 编写移植代码

● 进行移植的测试

● 针对项目的开发平台，封装服务函数

（类似80x86版本的PC.C和PC.H）

系统核心

无论项目所采用的系统核心是MCU、DSP、MPU，进行µC/OS-II的移植时，所需要关注的细节都是相近的。

首先，是芯片的中断处理机制，如何开启、屏蔽中断，可否保存前一次中断状态等。还有，芯片是否有软中断或是陷阱指令，又是如何触发的。

此外，还需关注系统对于存储器的使用机制，诸如内存的地址空间，堆栈的增长方向，有无批量压栈的指令等。

在本例中，使用的是TMS320C6711 DSP。这是TI公司6000系列中的一款浮点型号，由于其时钟频率非常高，且采用了超常指令字（VLIW）结构、类RISC指令集、多级流水等技术，所以运算性能相当强大，在通信设备、图像处理、医疗仪器等方面都有着广泛的应用。

在C6711中，中断有3种类型，即复位、不可屏蔽中断（NMI）和可屏蔽中断（INT4-INT15）。可屏蔽中断由CSR寄存器控制全局使能，此外也可用IER寄存器分别置位使能。而在C6711中并没有软中断机制，所以µC/OS-II的任务切换需要编写一个专门的函数实现。

此外，C6711也没有专门的中断返回指令、批量压栈指令，所以相应的任务切换代码均需编程完成。由于采用了类RISC核心，C6711的内核结构中，只有A0-A15和B0-B15这两组32bit的通用寄存器。

C语言开发工具

无论所使用的系统核心是什么，C语言开发工具对于µC/OS-II是必不可少的。

最简单的信息可以从开发工具的手册中查找，比如：C语言各种数据类型分别编译为多少字节；是否支持嵌入式汇编，格式要求怎样；是否支持“interrupt”非标准关键字声明的

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中断函数；是否支持汇编代码列表(list)功能，等等。

上述的这样一些特性，会给嵌入式的开发带来很多便利。TI的C语言开发工具CCS for C6000就包含上述的所有功能。

而在此基础上，可以进一步地弄清开发工具的一些技术细节，以便进行之后真正的移植工作。

首先，开启C编译器的“汇编代码列表(list)”功能，这样编译器就会为每个C语言源文件生成其对应的汇编代码文件。

在CCS开发环境中的方法是：在菜单“/Project/Build options”的“Feedback”栏中选择“Interlisting：Opt/C and ASM(-s)”；或者，也可以直接在CCS的C编译命令行中加上“-s”参数。

然后分别编写几个简单的函数进行编译，比较C源代码和编译生成的汇编代码。例如： void FUNC_TEMP (void)

{

Func_tmp2(); //调用任一个函数

}

在CCS中编译后生成的ASM代码为：

.asg B15, SP // 宏定义

_FUNC_TEMP:

STW B3,*SP--(8) // 入栈

NOP 2

CALL _ Func_tmp2 //-----------

MVKL BACK, B3 // 函数调用

MVKH BACK, B3 //-----------

NOP 3

BACK: LDW *++SP(8),B3 // 出栈

NOP 4

RET B3 // 函数返回

NOP 5

由此可见，在CCS编译器的规则中，B15寄存器被用作堆栈指针，使用通用存取指令进行栈操作，而且堆栈指针必须以8字节为单位改变。

此外，B3寄存器被用来保存函数调用时的返回地址，在函数执行之前需要入栈保护，直到函数返回前再出栈。

当然，CCS的C编译器对于每个通用寄存器都有约定的用途，但对于µC/OS-II的移植来说，了解以上信息就足够了。

最后，再编写一个用“interrupt”关键字声明的函数：

interrupt void ISR_TEMP (void)

{

int a;

a=0;

}

生成的ASM代码为：

_ISR_TEMP:

STW B4,*SP--(8) // 入栈

NOP 2

ZERO B4 //---------

STW B4,*+SP(4) // a=0

NOP 2 //----------

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B IRP // 中断返回

LDW *++SP(8),B4 // 出栈

NOP 4

与前一段代码相比，对于中断函数的编译，有两点不同：

● 函数的返回地址不再使用B3寄存器，相应地也无需将B3入栈。（IRP寄存器能自动保存中断发生时的程序地址）

● 编译器会自动统计中断函数所用到的寄存器，从而在中断一开始将他们全部入栈保护——例如上述程序段中，只用到了B4寄存器。

编写移植代码

在深入了解了系统核心与开发工具的基础上，真正编写移植代码的工作就相对比较简单了。

µC/OS-II自身的代码绝大部分都是用ANSI C编写的，而且代码的层次结构十分干净，与平台相关的移植代码仅仅存在于OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C以及OS_CPU.H这三个文件当中。

在移植的时候，结合前面两个步骤中已经掌握的信息，基本上按照《嵌入式实时操作系统µC/OS-II》一书的相关章节的指导来做就可以了。

但是，由于系统核心、开发工具的千差万别，在实际项目中，一般都会有一些处理方法上的不同，需要特别注意。以C6711的移植为例：

● 中断的开启和屏蔽的两个宏定义为：

#define OS_ENTER_CRITICAL() Disable_int()

#define OS_EXIT_CRITICAL() Enable_int()

Disable_int和Enable_int是用汇编语言编写的两个函数。在这里使用了控制状态寄存器(CSR)的一个特性——CSR中除了控制全局中断的GIE位之外，还有一个PGIE位，可用于保存之前的GIE状态。

因此在Disable_int中先将GIE的值写入PGIE，然后再将GIE写0，屏蔽中断。而在Enable_int中则从PGIE读出值，写入GIE，从而回复到之前的中断设置。

这样，就可以避免使用这两个宏而意外改变了系统的中断状态——此外，也没有使用堆栈或局部变量，比原作者推荐的方法要好。

● 任务的切换：

前文说过，C6711中没有软中断机制，所以任务的切换需要用汇编语言自行编写一个函数_OSCtxSw来实现，并且

#define OS_TASK_SW() OSCtxSw()

在C6711中需要入栈保护的寄存器包括A0-A15、B0-B15、CSR、IER、IRP和AMR，这些再加上当前的程序地址构成一个存储帧，需要入栈保存。

_OSCtxSw函数中，需要像发生了一次中断那样，将上述存储帧入栈，然后获取被激活任务的TCB指针，将其存储帧的内容弹出，从而完成 …… 此处隐藏：2995字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……