μC/OS-Ⅱ的移植集中在OS_CPU.h,OS_CPU_A.s,OS_CPU.c這三個(gè)文件上，下面分別詳細(xì)介紹三個(gè)文件中的函數(shù)和需要修改或者編寫的代碼。

1. OS_CPU.h的移植

該文件定義了和處理器及編譯器相關(guān)的定義及一些全局函數(shù)聲明。由于ARM7 處理器字長為32位，半字長為16位，字節(jié)為8位，因此在OS_CPU.h文件修改與編譯器相關(guān)的定義如下：

typedef unsigned char BOOLEAN;

typedef unsigned char INT8U;

typedef signed char INT8S;

typedef unsigned short INT16U;

typedef signed short INT16S;

typedef unsigned long INT32U;

typedef signed long INT32S;

typedef float FP32;

typedef double FP64;

typedef unsigned long OS_STK;

?

#define OS_CRITICAL_METHOD 2

#define OS_ENTER_CRITICAL() ARMDisableInt()

#define OS_EXIT_CRITICAL() ARMEnableInt()

#define OS_STK_GROWTH 1

#define OS_TASK_SW OSCtxSw

?

extern void OSCtxSw(void);

extern void OSIntCtxSw(void);

extern void ARMDisableInt(void);

extern void ARMEnableInt(void);

extern void OSTickISR(void);

2. OS_CPU_C.C文件

移植OS_CPU_C.C文件時(shí)，需要編寫的是任務(wù)堆棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit和時(shí)鐘節(jié)拍中斷服務(wù)鉤子函數(shù)OSTimeTickHook。

在μC/OS-II中，每一個(gè)任務(wù)都有自己的任務(wù)堆棧，當(dāng)發(fā)生任務(wù)切換或者中斷時(shí)，其CPU使用權(quán)被剝脫，為了任務(wù)能被再次運(yùn)行，那么這個(gè)被打斷的任務(wù)所用到的處理器的寄存器內(nèi)容均應(yīng)得到保存，按照ARM7 處理器的壓棧和入棧指令的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)任務(wù)堆棧如下圖2：

CPSR

R0

R1

……

R12

LR（R14）

PC（R15）

圖2 任務(wù)堆棧的結(jié)構(gòu)

根據(jù)任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu)示意圖，OS_STK函數(shù)編寫如下：

#define SVCMODE 0x13

OS_STK * OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt){

OS_STK *stk;

opt = opt;

stk = (OS_STK) ptos;

*--stk = (OS_STK) task;

*--stk = (OS_STK) task;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = 0;

*--stk = (INT32U) pdata;

*--stk = (SVC32MODE|0x40);

return ((OS_STK *)stk);

}

說明：用戶創(chuàng)建任務(wù)時(shí)，OSTaskCreat（）會調(diào)用OSTaskStkInit函數(shù)初始化該任務(wù)的堆棧，并把返回的堆棧指針保存到該任務(wù)的TCB結(jié)構(gòu)中的最前面的參數(shù)OSTCBStkPtr中，當(dāng)該任務(wù)要被恢復(fù)時(shí)，任務(wù)切換函數(shù)從其TCB塊中取得其任務(wù)堆棧指針，依次將堆棧內(nèi)容彈到處理器對應(yīng)的 CPSR、r0，r1，…，r12，lr，pc的寄存器中，完成現(xiàn)場的恢復(fù)和程序指針PC的返回。

另一個(gè)需要編寫的函數(shù)是OSTimeTickHook，該函數(shù)被時(shí)鐘節(jié)拍中斷服務(wù)函數(shù)OSTickISR中的OSTimeTick函數(shù)調(diào)用，用來清除時(shí)鐘節(jié)拍中斷發(fā)生設(shè)備的請求。本移植方案使用S3C44B0X處理器的RTC模塊的tick中斷作為時(shí)鐘節(jié)拍中斷，該函數(shù)編寫如下：

void OSTimeTickHook（void）{

rI_ISPC =((INT32U)0x01) << 20;

}

注意：用戶也可不修改此函數(shù)，但是必須在OSTickISR中執(zhí)行清除發(fā)生節(jié)拍中斷的設(shè)備的中斷請求標(biāo)志，為便于說明，本文將利用內(nèi)核提供給用戶的OSTimeTickHook函數(shù)來完成清中斷的任務(wù)。

另外幾個(gè)hook函數(shù)不必去改它們。至此，OS_CPU.C編寫完成。

3. OS_CPU_A.S文件的移植

該文件是移植過程中唯一需要用匯編語言來實(shí)現(xiàn)的文件，也是移植的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。在這個(gè)文件里，需要編寫的函數(shù)有OSStartHighRdy，OSCtxSW，OSIntCtxSW，OSTickISR，ARMDisableInt，ARMEnableInt幾個(gè)。

下面先結(jié)合us/os的任務(wù)切換的過程分析一下這幾個(gè)函數(shù)的作用。

1）OSStartHighRdy()函數(shù)

當(dāng)程序執(zhí)行內(nèi)核的OSStart函數(shù)時(shí)，表示多任務(wù)系統(tǒng)開始啟動， OSStart函數(shù)將調(diào)用OSStartHighRdy函數(shù)從最高優(yōu)先級任務(wù)的TCB塊中獲得該任務(wù)的堆棧指針，通過該指針，依次從該任務(wù)的任務(wù)堆棧中恢復(fù)CPU的現(xiàn)場。由于任務(wù)在堆棧初始化時(shí)，已經(jīng)設(shè)定了彈出到程序指針寄存器PC的是該任務(wù)函數(shù)的入口地址，因此，OSStartHighRdy函數(shù)只需依次彈出任務(wù)棧內(nèi)容到處理起寄存器，該任務(wù)便將得以運(yùn)行。

2）OSCtxSw（）函數(shù)

該函數(shù)是任務(wù)級的上下文切換函數(shù)，當(dāng)任務(wù)被阻塞而主動請求CPU開始任務(wù)調(diào)度時(shí)執(zhí)行，其過程是將當(dāng)前任務(wù)的的CPU現(xiàn)場保存到該任務(wù)堆棧中去，然后從 OSTCBHighRdy中獲得更高優(yōu)先級任務(wù)的堆棧指針，再從該指針指向的堆棧中恢復(fù)此任務(wù)的CPU現(xiàn)場，使之繼續(xù)執(zhí)行，從而完成一次任務(wù)級別的切換。表2為OSCtxSw函數(shù)的偽代碼。

void OSCtxSw(void) {

保存處理器寄存器;

OSTCBCur->OSTCBStkPtr = sp;

OSTCBCur = OSTCBHighRdy;

SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

恢復(fù)該任務(wù)的現(xiàn)場();

執(zhí)行中斷返回指令;

}

表2 OSCtxSw函數(shù)的偽代碼

3） OSIntCtxSw() 函數(shù)

該函數(shù)用于中斷級的上下文切換。由于CPU響應(yīng)時(shí)鐘節(jié)拍中斷后，處理器從svc進(jìn)入了irq模式，并進(jìn)入時(shí)鐘節(jié)拍中斷服務(wù)函數(shù)OSTickISR， OSTickISR函數(shù)發(fā)現(xiàn)若有高優(yōu)先級任務(wù)需要運(yùn)行，則系統(tǒng)不返回中斷前的任務(wù)，而直接調(diào)度就緒的高優(yōu)先級任務(wù)使之盡快得到執(zhí)行，以保證實(shí)時(shí)性能。但是由于OSTickISR函數(shù)一開始已經(jīng)保存過任務(wù)中斷前的CPU現(xiàn)場，因此OSIntCtxSW()不需要再進(jìn)行類似的操作。當(dāng)OSTickISR調(diào)用 OSIntExit函數(shù)找出需要運(yùn)行的更高優(yōu)先級任務(wù)后，OSIntExit會將該任務(wù)的TCB指針放在OSTCBHighRdy中，然后 OSIntExit在最后調(diào)用OSIntCtxSW函數(shù)來從OSTCBHighRdy中獲取堆棧指針然后恢復(fù)該高優(yōu)先級任務(wù)的現(xiàn)場，使得其繼續(xù)執(zhí)行，并不再返回時(shí)鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序。顯然，OSIntCtxSW函數(shù)的過程和OSCtxSW函數(shù)的后半部分操作相同，因此，OSCtxSW可以借用 OSIntCtxSW的代碼。

4） OSTickISR（）函數(shù)

在 CPU響應(yīng)時(shí)鐘節(jié)拍中斷后，程序指針PC發(fā)生跳轉(zhuǎn)后進(jìn)入該函數(shù)，由于OSTickISR調(diào)用OSTimeTick函數(shù)使得所有的延時(shí)節(jié)拍不為0的任務(wù)延時(shí)節(jié)拍數(shù)減1，并調(diào)用OSIntExit函數(shù)來找出就緒的高優(yōu)先級任務(wù)，若需要切換，則最后由OSIntCtxSw來完成新任務(wù)的調(diào)度，否則仍然返回到被時(shí)鐘節(jié)拍中斷的任務(wù)。OSTickISR函數(shù)的偽碼和注釋見表3。

5） ARMDisableInt和ARMEnableInt函數(shù)

ARMDisableInt 是用來暫時(shí)禁止FIQ及IRQ中斷的函數(shù)，ARMEnableInt則是恢復(fù)ARMDisableInt執(zhí)行前的中斷使能狀態(tài)，二者成對使用，用來保護(hù)臨界段代碼不被中斷破壞。本移植使用方式2，即在進(jìn)入臨界段代碼前關(guān)中斷，完成后恢復(fù)先前的中斷使能狀態(tài)。

void OSTickISR(void) {

保存處理器寄存器;

調(diào)用OSIntEnter();

給產(chǎn)生中斷的設(shè)備清中斷;

調(diào)用OSTimeTick();

調(diào)用OSIntExit();

恢復(fù)處理器寄存器;

執(zhí)行中斷返回指令;

}

表3 OSTickTime函數(shù)的偽碼

下面給出OS_CPU_A.S的全部內(nèi)容和注釋。

; *****OS_CPU_A.S文件匯編代碼開始*****

AREA |subr|, CODE, READONLY ;聲明為代碼段

;***** OSStartHighRdy代碼開始*****

???? EXPORT OSStartHighRdy ;關(guān)鍵詞EXPORT表示聲明此函數(shù)被其他文件使用，下同

???? IMPORT OSTaskSwHook ;關(guān)鍵詞IMPORT聲明此函數(shù)/參量在其他文件中定義，下同

???? IMPORT OSTCBHighRdy

???? IMPORT OSRunning

OSStartHighRdy ; 使就緒表中任務(wù)最高的優(yōu)先級的任務(wù)開始運(yùn)行

???????? BL OSTaskSwHook ; 調(diào)用用戶的Hook函數(shù)，空函數(shù)

???????? LDR r4,=OSRunning ; 將OSRunning置1，聲明多任務(wù)OS開始運(yùn)行

???????? MOV r5, #1

???????? STRB r5, [r4]

???????? LDR r4, =OSTCBHighRdy ; 偽指令，取得存儲OSTCBHighRdy的地址

???????? LDR r4, [r4] ; 得到最高優(yōu)先級任務(wù)的任務(wù)堆棧地址

???????? LDR sp, [r4] ; 切換到新任務(wù)的堆棧

???????? LDMFD sp!, {r4} ;從新任務(wù)堆棧中讀取第一個(gè)參數(shù)(CPSR)到（r4）

???????? MSR cpsr_cxsf, r4 ;再傳給cpsr，堆棧中的CPSR彈出到CPU的cpsr寄存器

???????? LDMFD sp!, {r0-r12,lr,pc} ;依次恢復(fù)該任務(wù)r0~r12,lr,pc，切換到該任務(wù)

; *****下面開始OSCtxSw函數(shù)，完成任務(wù)級的任務(wù)切換*****

???? EXPORT OSCtxSw

???? IMPORT OSPrioCur

???? IMPORT OSPrioHighRdy

???? IMPORT OSTCBCur

???? IMPORT OSTaskSwHook

???? IMPORT OSTCBHighRdy;該變量指向任務(wù)切換后即將運(yùn)行的任務(wù)的OS_TCB

OSCtxSw

???????? STMFD sp!, {lr} ; OSCtxSw是被調(diào)用的，lr的值就是調(diào)用前的PC值，入棧

???????? STMFD sp!, {r0-r12,lr} ; 將lr和其他寄存器入棧

???????? MRS r4, cpsr ;通過MRS指令將cpsr入棧

???????? STMFD sp!, {r4} ; 被掛起的當(dāng)前任務(wù)的寄存器保存完畢，下面接著保存該

??????????????????????????????? ;任務(wù)的堆棧指針,以便下次恢復(fù)時(shí)，可以找到其堆棧指針，便可恢復(fù)其寄存器

???????? LDR r4, =OSTCBCur ; 得到當(dāng)前TCB塊的地址，傳給r4

???????? LDR r5, [r4] ; 將OSTCBCur中的值傳給r5，注意OSTCBCur存的是指針

???????? STR sp, [r5] ; 將當(dāng)前任務(wù)的sp傳到OSTCBCur存的指針中去

; *****下面OSCtxSw準(zhǔn)備恢復(fù)優(yōu)先級更高的就緒任務(wù)，這部分可共用OSIntCtxSw的代碼*****

; *****OSIntCtxSw函數(shù)開始*****

???? EXPORT OSIntCtxSw

???? IMPORT OSTaskSwHook

OSIntCtxSw ;準(zhǔn)備任務(wù)切換

???????? BL OSTaskSwHook ;調(diào)用Hook函數(shù)，此為空函數(shù)

???????? LDR r4, =OSTCBHighRdy

???????? LDR r4, [r4] ;將高優(yōu)先級的任務(wù)棧頂指針存到r4中

???????? LDR r5, =OSTCBCur

???????? STR r4, [r5] ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy

???????? LDR r6, =OSPrioHighRdy;取出高優(yōu)先級

???????? LDRB r6, [r6] ;優(yōu)先級，字節(jié)傳送

???????? LDR r5, =OSPrioCur

???????? STRB r6, [r5] ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy

???????? LDR sp, [r4] ;從r4中取得要恢復(fù)的任務(wù)的棧頂指針

???????? LDMFD sp!, {r4} ;彈出任務(wù)棧中的第一個(gè)參數(shù)，即cpsr

???????? MSR cpsr_cxsf, r4 ;首先開始恢復(fù)cpsr

???????? LDMFD sp!, {r0-r12,lr,pc} ;依次恢復(fù)r0～r12，lr，pc，任務(wù)切換

; *****OSTickISR開始*****

???? EXPORT OSTickISR

???? IMPORT OSIntEnter

???? IMPORT OSTimeTick

???? IMPORT OSIntExit

???? LINK_SAVE DCD 0 ;用來保存時(shí)鐘節(jié)拍中斷前的lr，以便計(jì)算出pc而使之入棧

???? PSR_SAVE DCD 0 ;用來保存中斷前的spsr，中斷產(chǎn)生時(shí)，svc模式下的cpsr存到spsr

OSTickISR ;時(shí)鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序入口，需要用戶在主函數(shù)中安裝

???????? STMFD sp!, {r4} ;因?yàn)閞4下面要使用，故先保存r4到irq模式的堆棧中

???????? LDR r4, =LINK_SAVE ; 準(zhǔn)備保存LR，SPSR，以便得到中斷前的pc和cpsr_svc

???????? STR lr, [r4] ; LINK_SAVE = lr_irq，此時(shí)lr=PC（中斷發(fā)生前）+4

???????? MRS lr, spsr ;lr已保存，用lr取得spsr(保存的是中斷前的cpsr)

???????? STR lr, [r4, #4] ; PSR_SAVE = spsr_irq

???????? LDMFD sp!, {r4} ;恢復(fù)r4

???????? ORR lr, lr, #0x80 ;在上下文切換前，屏蔽irq中斷。注意lr存的是中斷前的cpsr

???????? MSR cpsr_cxsf, lr ;中斷產(chǎn)生前是svc模式，故必須要切換到此模式下保存現(xiàn)場

???????? SUB sp, sp, #4 ;按任務(wù)棧結(jié)構(gòu)，空一個(gè)空間預(yù)留給PC

???????? STMFD sp!, {r0-r12,lr} ; 依次保存lr、r12～r0

???????? LDR r4, =LINK_SAVE ;準(zhǔn)備保存pc，取得存svc模式下發(fā)生中斷前l(fā)r的地址

???????? LDR lr, [r4, #0]

???????? SUB lr, lr, #4 ;中斷前的pc = LINK_SAVE - 4,此前l(fā)r為異常前pc+4的值

???????? STR lr, [sp, #(14*4)];保存pc到任務(wù)棧中預(yù)留的空間

???????? LDR r4, [r4, #4] ;開始保存cpsr，r4 = PSR_SAVE,即中斷前的cpsr_svc

???????? STMFD sp!, {r4} ;保存svc模式下任務(wù)的cpsr，寄存器保護(hù)完畢

???????? LDR r4, =OSTCBCur ;下面開始將該堆棧指針傳給OSTCBCur所指向的指針

???????? LDR r4, [r4] ;便于OSIntExit函數(shù)判斷是否當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級最高

???????? STR sp, [r4] ;在OSTCBCur->OSTCBstkptr保存被中斷的任務(wù)的棧頂指針

???????? BL OSIntEnter ;異常前的上下文保存好之后，開始準(zhǔn)備中斷服務(wù)，將OSIntNesting++

???????? BL OSTimeTick ;將所有延時(shí)節(jié)拍不為1的任務(wù)的節(jié)拍數(shù)都減1,并清中斷標(biāo)志

???????? BL OSIntExit ;將OSIntNesting--，并判斷是否有高優(yōu)先級任務(wù)就緒，若有，則調(diào)

?????????????????????????? ;用OSIntCtxSw()調(diào)度該任務(wù)并不再返回; 若沒有則返回到這里

???????? LDMFD sp!, {r4} ;這里sp存的仍是調(diào)用OSIntEnter前的sp，即被中斷的任務(wù)棧頂指針

???????? MSR cpsr_cxsf, r4 ;從堆棧中恢復(fù)中斷前任務(wù)的cpsr，注意此時(shí)irq才被重新允許

???????? LDMFD sp!, {r0-r12,lr,pc} ;恢復(fù)中斷前任務(wù)的 r0-r12,lr和pc，返回被中斷的任務(wù)

;******OSTickISR函數(shù)代碼完成，下面是臨界段代碼前后開關(guān)中斷的函數(shù)******

???? EXPORT ARMDisableInt

ARMDisableInt

???????? MRS r0, cpsr ;由于任務(wù)和內(nèi)核都運(yùn)行在svc模式下，因此可方便地操作cpsr

???????? STMFD sp!, {r0} ; 保存當(dāng)前的cpsr

???????? ORR r0, r0, #0xc0 ;屏蔽FIQ，IRQ中斷

???????? MSR cpsr_c, r0 ;回寫cpsr，只屏蔽IRQ中斷

???????? MOV pc, lr ;返回

???????? EXPORT ARMEnableInt

???????? ARMEnableInt ;必須和ARMDisableInt成對使用

???????? LDMFD sp!, {r0} ;彈出在ARMDisableInt中被保存的cpsr

???????? MSR cpsr_c, r0 ;恢復(fù)關(guān)中斷前的cpsr

???????? MOV pc, lr ;返回

???????? END ;匯編代碼結(jié)束

;*****OS_CPU_A.S文件結(jié)束******

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的uCOS-II中的OS_CPU.h,OS_CPU_A.s,OS_CPU.c的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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