AVR单片机实时操作系统AvrXRTOS.doc

摘 要：详细介绍AVR系列单片机的专用实时嵌入式操作系统AVRX的特点,并以ATmega16单片机为平台,结合AVR单片机应用实例分析AVRX的内核代码及移植方法,并对系统的相关性能进行测试。采用AVRX可以大大简化程序设计,满足实时要求,降低编程难度,提高系统可靠性。本文为在AVR单片机上进行嵌入式系统开发提供了参考。

AVR单片机的RTOS-AVRX应用

摘 要：详细介绍AVR系列单片机的专用实时嵌入式操作系统AVRX的特点，并以ATmega16单片机为平台，结合AVR单片机应用实例分析AVRX的内核代码及移植方法，并对系统的相关性能进行测试。采用AVRX可以大大简化程序设计，满足实时要求，降低编程难度，提高系统可靠性。本文为在AVR单片机上进行嵌入式系统开发提供了参考。

关键词： RTOS AVRX AVR单片机移植 系统测试

引 言

随着技术的发展，嵌入式系统的设计及应用对人们的生活产生了很大的影响，并将逐渐改变人们未来的生活方式。在特定的操作系统上开发应用程序，可以使开发人员忽略掉很多底层硬件细节，使得应用程序调试更方便、易于维护、开发周期缩短并且降低开发成本，因而嵌入式操作系统深得开发人员的青睐。

AVR微处理器是Atmel公司开发的8位嵌入式RISC处理器，它具有高性能、高保密性、低功耗、非易失性等优点，而且程序存储器和数据存储器可独立编址，并具有独立访问的哈佛结构。AVR单片机内核有丰富的指令集，通过32个通用寄存器直接与逻辑运算单元相连接，允许在一个周期内一条单一指令访问两个独立的寄存器，这样的结构使代码的执行效率比传统的复杂指令集微处理器快了将近lO倍。

AVRX是由lbarello编写的源码公开的嵌入式操作系统，它专门针对AVR系列单片机的RTOS，具有免费和可以修改的特点。它的缺点是由于做为一种专用的操作系统很难移植到其他平台上。

1 AVRX系统的特点

AVRX做为AVR专用RTOS有如下的特点：

◆完全支持占先式、优先级驱动的任务调度算法；

◆16个优先级，相同的优先级的任务采用Round-robin调度算法轮流执行；

◆信号量可以用于信号传递、同步和互斥信号量，支持阻塞和非阻塞语法；

◆任务之间可以用消息队列相互传递信息，接收和确认消息可以用阻塞和非阻塞调用；

◆在中断子程序中，大部分非阻塞的中断服务程序可以使用；

◆支持单个定时器的时间队列管理，任何进程都可以设置一个定时器，并且任何一个任务都可以等待定 时器时间到；

◆支持单步调试运行着的进程；

◆程序空间小，包含所有功能的版本占用1000字节；

◆与定时器／计数器有关的一些事务可以用AVRX写成任务级代码。

1．1任务

AVRX2．6为了支持c语言，保存了所有的32个寄存器。最小的上下文是32个寄存器、SREG和PC，总共35个字节。AvrxInitTask()函数给所有的寄存器初始化为0X00。只有进程上下文保存在任务堆栈中，所有其他的使用(包括内核和中断)保存在内核堆栈。这样降低了第一个中断的上下文切换和进入内核API的SRAM消耗。随后的中断(如果允许中断嵌套)嵌入内核堆栈，API不进行上下文切换。

剩下的任务信息（堆栈指针）存储在进程ID块PID中。PID结构体使用了6字节的SRAM。附加的SR任务管理块是基于Flash表结构的，用来初始化一个进程。提供的API函数如下： AvrXInitTask AvrxRunTask AvrXSuspend AM存储进程队列的指针以及进程状态和优先级字节。

摘 要：详细介绍AVR系列单片机的专用实时嵌入式操作系统AVRX的特点,并以ATmega16单片机为平台,结合AVR单片机应用实例分析AVRX的内核代码及移植方法,并对系统的相关性能进行测试。采用AVRX可以大大简化程序设计,满足实时要求,降低编程难度,提高系统可靠性。本文为在AVR单片机上进行嵌入式系统开发提供了参考。

AvrXResume AvrXTaskExit AvrXTerminate AvrXHalt

1．2信号量

信号量是SRAM指针，它们有三种状态：PEND、WAITING和DONE。当一个进程被一个信号量阻塞时，它处于WAITING状态，多个任务可以排队等候一个信号量。在后一种情况下，信号量可以看作互斥信号量。信号量可在中断和任务之间用作标志位，也可和Timers、Nessages一起同步任务。

提供的API函数如下：

AvrXSetSemaphore / AvrXIntsetSemapore

AvrXWaitSemaplaore AvrXTestSemapIlorc / AvrXIntTestSemaphore AvrxResetSemaphore

1.3定时器

定时器控制块(TCB)长度为4(或6)个字节。它们管理一个16位计数值。定时器队列管理器管理一个分类的定时器队列，每个都调整为所有计数器的和到其延时需要的值。提供的API函数如下：

AvrXStartTimer

AvrXTimerHandler AvrXCancelTimer AvrXWaitTimer AvrXTestTimer AvrXDelay 在AvrX2.6中有一个附加的定时器控制块的变种，定时器消息块。定时器消息在定时器消息例子代码中用到。简而言之，当定时器计满的时候会向消息队列中添加一条消息。这样，一个任务可以用等待消息队列时使用多重事件。提供的API函数有：

AvrXStartTimermessage

AvrXCancelTimerMessage

1.4消息队列

消息队列用消息控制块(MCB)做为队列首地址。任何进程、中断处理函数都可以排队消息队列，多个进程都可以等待消息。MCB的长度是2或4个字节。队列中的元素是一个链接，指向先一个消息或进程，第二个元素是一个信号量用作进程在队列中等待的消息。消息可以认为是灵活性更大的信号量。消息可以被列队去可应答，或者简单看做一个互斥信号量的接力棒。提供的API函数如下：

AvrXSendMessage

AvrXIntSendMessage AvrXRecvMessage AvrXWaitMessage AvrXAckMessage AvrXTestMessage AvrXWaitMessageAck。

1.5单步运行支持

通过重新汇编内核AVRX，可以允许和禁止单步运行的支持。单步运行可以通过编译内核库时定义下面

摘 要：详细介绍AVR系列单片机的专用实时嵌入式操作系统AVRX的特点,并以ATmega16单片机为平台,结合AVR单片机应用实例分析AVRX的内核代码及移植方法,并对系统的相关性能进行测试。采用AVRX可以大大简化程序设计,满足实时要求,降低编程难度,提高系统可靠性。本文为在AVR单片机上进行嵌入式系统开发提供了参考。

的变量：#define SIGNALSTEPSUPPORT。在能够单步运行以前，进程必须先暂停。有两种方法实现：一是仅仅初始化进程但不使能；二是用目标进程的ID调用AvrXSuspend，一旦目标进程挂起，调试SPI就能使用了。提供的API函数有:

AvrxStepNext

AvrXSin-gleStepNext。

1．6系统对象

AVRX是围绕系统对象的概念而构建的。系统对象包括一个链接和其后面的0个或者若干个字节的数据信号量。进程对象可以根据运行队列和信号量排队。计数器控制块只能根据计数器队列排队。消息控制块只能在消息队列排队。进程根据嵌入对象的信号量等待这些对象。进程堆栈中可用的SRAM是限制系统规模的主要因素，每个进程都需要至少10～35字节的空间来存储进程上下文。提供的API函数如下： AvrXSetObjectSamaphore

AvrXIntObjectSamaphore AvrXResetObiectSamaphore AvrXWaitObjectSamaphore AvrXTestObjectSama-phore AvrXInfTestObjectSamaphore。

1.7系统堆栈

AVRX需要足够大的堆栈来处理所有可能的中断嵌套。每次进入内核 …… 此处隐藏：4948字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……