【正文】 對(duì)系統(tǒng)控制空間（ SCS）的大部分寄存器的訪問(wèn)。 具有位操作能力，在 汽車(chē)應(yīng)用中表現(xiàn)出色， 在 DFT等 DSP運(yùn)算法則的 應(yīng)用中非常有用。 數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)和觸發(fā)單元 （ DWT） ， 實(shí)現(xiàn)觀察點(diǎn) ， 觸發(fā)資源和系統(tǒng)分析 （ system profiling） 。 存儲(chǔ)器保護(hù)單元（ MPU）。 支持末尾連鎖（ tailchaining）和遲來(lái)（ late arrival）中斷。 支持 8位、 16位和 32位等非對(duì)齊訪問(wèn)。 184 ARM簡(jiǎn)介 CortexTMM3處理器簡(jiǎn)介 該處理器是首款基于 ARMv7M架構(gòu)的處理器，采用了純 Thumb2指令的執(zhí)行方式，具有極高的運(yùn)算能力和中斷響應(yīng)能力。 可以用于視頻游戲機(jī)和高性能打印機(jī)等場(chǎng)合。 ARM7系列廣泛應(yīng)用于多媒體和嵌入式設(shè)備，包括Inter設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備，以及移動(dòng)電話、PDA等無(wú)線設(shè)備。 系統(tǒng)時(shí)鐘中斷，沒(méi)有提供用戶使用定時(shí)器，可以借鑒 linux的定時(shí)器加以修改 可以加上文件系統(tǒng)和 TCP/IP協(xié)議棧 171 學(xué)習(xí) uC/OS的步驟 學(xué)習(xí)與研究 uC/OS的起點(diǎn)：在 PC上執(zhí)行 uC/OS ，環(huán)境： TC編譯環(huán)境，新建一個(gè)工程 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)：消費(fèi)者與生產(chǎn)者經(jīng)典問(wèn)題。 169 移植要點(diǎn) 定義函數(shù) OS_ENTER_CRITICAL和 OS_ENTER_CRITICAL。 } } } ptcb = ptcbOSTCBNext。 OSIdleCtr++。 if ((OSLockNesting | OSIntNesting) == 0) { 調(diào)度鎖，或者處于中斷狀態(tài)禁止調(diào)度 y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]。 進(jìn)入臨界段代碼 if ((OSRdyTbl[OSTCBCurOSTCBY] amp。 if (OSRunning == FALSE) { 判斷是否沒(méi)有啟動(dòng)內(nèi)核 y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]。Task1Data, (void *)amp。 blinkled2()。 154 多任務(wù)的啟動(dòng) 首先創(chuàng)建任務(wù) 最后調(diào)用 OSStart開(kāi)始多任務(wù)調(diào)度 void main( ) { OSInit( )。信號(hào)量的計(jì)數(shù)值可以為二進(jìn)制 , 也可以是其他整數(shù)。 提供了經(jīng)典操作系統(tǒng)任務(wù)間通信方法：信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列，事件標(biāo)志。 OSRdyTbl[prio3] |=OSMapTbl[prio amp。 – OSRdyTbl[]：位圖方式表示某個(gè)任務(wù)是否就緒。 INT16U OSTCBDly。 優(yōu)先級(jí)越高 ， 數(shù)字越小 系統(tǒng)占用了兩個(gè)任務(wù)，空閑任務(wù)和統(tǒng)計(jì)任務(wù)。通過(guò)有效的系統(tǒng)服務(wù)，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用。時(shí)鐘節(jié)拍率越快，系統(tǒng)的額外開(kāi)銷(xiāo)就越大。任務(wù)越重要，賦予的優(yōu)先級(jí)應(yīng)越高，越容易被調(diào)度而進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。但中斷服務(wù)以后控制權(quán)還是回到原來(lái)被中斷了的那個(gè)任務(wù)，直到該任務(wù)主動(dòng)放棄 CPU的使用權(quán)時(shí)，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能獲得 CPU的使用權(quán)。 多數(shù)實(shí)時(shí)內(nèi)核是基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度法的。做任務(wù)切換所需要的時(shí)間取決于 CPU有多少寄存器要入棧。 —— 共享資源 訪問(wèn)共享資源之前申請(qǐng)信號(hào)量 其它任務(wù)訪問(wèn)受阻 而不能使用共享資源 得到允許后，才能使用共享資源 119 嵌入式操作系統(tǒng) 基本概念 一個(gè)任務(wù)，也稱作一個(gè)線程，是一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，該程序可以認(rèn)為 CPU完全屬于該程序自己。 —— 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（ RTOS） 116 嵌入式操作系統(tǒng) 基本概念 代碼的臨界區(qū)也稱為臨界區(qū)，指處理時(shí)不可分割的代碼，運(yùn)行這些代碼不允許被打斷。 113 基本概念 中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺(tái)行為 ，前臺(tái)也叫中斷級(jí)。于是在六十年代中期監(jiān)控程序又進(jìn)一步發(fā)展形成了操作系統(tǒng) (Operating System)。 15 嵌入式處理器 ? 嵌入式微處理器 EMPU ? 嵌入式微控制器 MCU ? 嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器 EDSP ? 片上可編程系統(tǒng) SOPC 16 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) ? 嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的。 ? IEEE 的定義 ：嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”。 ? 嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。 ? 嵌入式系統(tǒng)必須有采用專用的開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。它強(qiáng)調(diào)的是 實(shí)時(shí)性 、 可靠性 和 靈活性 , 與實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件相結(jié)合成為有機(jī)的整體起著核心作用 , 由它來(lái)管理和協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作 ,為應(yīng)用軟件提供良好的運(yùn)行軟件環(huán)境及開(kāi)發(fā)環(huán)境。這種系統(tǒng)在處理的及時(shí)性上比實(shí)際可以做到的要差。 —— 代碼的臨界區(qū) 117 嵌入式操作系統(tǒng) 基本概念 程序運(yùn)行時(shí)可使用的軟、硬件環(huán)境統(tǒng)稱為資源。這些內(nèi)容保存在任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)保存區(qū)，也就是任務(wù)自已的棧區(qū)之中。使用實(shí)時(shí)內(nèi)核可以大大簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是因?yàn)閷?shí)時(shí)內(nèi)核允許將應(yīng)用分成若干個(gè)任務(wù)，由實(shí)時(shí)內(nèi)核來(lái)管理它們。然而究竟何時(shí)讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)掌握 CPU的使用權(quán)，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類(lèi)型的內(nèi)核，是非占先式的還是占先式的內(nèi)核。最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到 CPU的控制權(quán)。中斷服務(wù)子程序做事件處理，處理完成后，程序回到： 1. 在前后臺(tái)系統(tǒng)中，程序回到后臺(tái)程序； 2. 對(duì)非占先式內(nèi)核而言，程序回到被中斷了的任務(wù)； 3. 對(duì)占先式內(nèi)核而言，讓進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)開(kāi)始運(yùn)行。使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)因素： ?嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。 void mytask(void *pdata) { for (。 OSTCBFreeList TCB0 TCB1 TCBn 新任務(wù) TCB (1) 空 (2) (3) pre next 圖 TCB的雙向鏈表結(jié)構(gòu) 136 任務(wù)控制塊結(jié)構(gòu) Struct os_tcb { OS_STK *OSTCBStkPtr。 INT8U OSTCBX, OSTCBY, OSTCBBitX, OSTCBBitY。 144 根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定就緒表 從上面的計(jì)算我們可以得到 :若第 n位置 1， 則應(yīng)該與 2n 相或 。 146 根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級(jí)（ 1） 兩個(gè)關(guān)鍵 : 優(yōu)先級(jí)數(shù)分解為高三位和低三位 分別確定； 高優(yōu)先級(jí)有 著小的優(yōu)先級(jí)號(hào) ； 147 根據(jù)就緒表確定最高優(yōu)先級(jí)（ 2） 通過(guò) OSRdyGrp值確定高 3位，假設(shè)為 0x24=100 100b, 〉 OSRdyTbl[2] 和 OSRdyTbl[5]，高優(yōu)先級(jí)為 2 通過(guò) OSRdyTbl[2]的值來(lái)確定低 3位， 假設(shè)為 0x12=010 010b ， 〉 第 2個(gè)和第 5個(gè)任務(wù)，取高優(yōu)先級(jí)第 2個(gè) 〉 17 148 源代碼中使用了查表法 查表法具有確定的時(shí)間 ， 增加了系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性 ， uC/OS中所有的系統(tǒng)調(diào)用時(shí)間都是確定的 High3 =OSUnMapTbl[OSRdyGrp]。 /*等待任務(wù)列表 */ INT16U OSEventCnt。 153 中斷與時(shí)鐘節(jié)拍 我們知道：當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，首先應(yīng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，將 CPU寄存器入棧，再處理中斷函數(shù)，然后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，將 CPU寄存器出棧，最后執(zhí)行中斷返回 iret(x86)指令實(shí)現(xiàn)中斷返回。 void mytask(void *pdata) { for (。 OSTimeDly(25)。Task2Data, (void *)amp。 找到優(yōu)先級(jí)最高的準(zhǔn)備就緒任務(wù) OSPrioCur = OSPrioHighRdy。 設(shè)置任務(wù)為非就緒狀態(tài) } OSTCBCurOSTCBDly = ticks。 設(shè)置運(yùn)行任務(wù)為最高優(yōu)先級(jí)任務(wù) OSCtxSwCtr++。 ptcb = OSTCBList。 每個(gè)任務(wù)有自己的堆?？臻g。 定義函數(shù) OSIntCtxSw實(shí)現(xiàn)中斷級(jí)任務(wù)切換，用純匯編實(shí)現(xiàn)。它將技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和 OEM廠商，并提供服務(wù)。 ARM9系列主要應(yīng)用于引擎管理、儀器儀表、安全系統(tǒng)和機(jī)頂盒等領(lǐng)域。 181 ARM簡(jiǎn)介 ARM Cortex系列簡(jiǎn)介 基于 ARMv7版本的 ARM Cortex系列產(chǎn)品由 A、 R、M三個(gè)系列組成，具體分類(lèi)延續(xù)了一直以來(lái) ARM面向具體應(yīng)用設(shè)計(jì) CPU的思路。 185 CortexM3內(nèi)核概述 功耗低 具有門(mén)數(shù)目少 （價(jià)格低） 調(diào)試成本低 中斷延遲短 中斷響應(yīng)快速且支持多級(jí)中斷嵌套 處理器采用先進(jìn)的 ARMv7M架構(gòu) CortexM3特點(diǎn) 186 處理器內(nèi)核 嵌套向量中斷控制器（ NVIC） 存儲(chǔ)器保護(hù)單元（ MPU） 總線接口 低成本調(diào)試解決方案 CortexM3處理器由以下組件整合 CPU CORE NVIC 總線接口 MPU 調(diào)試接口 可裁剪 187 CortexM3內(nèi)核概述 ARMv7M： Thumb2 ISA子集，包含所有基本的 16位和 32位 Thumb2指令 。 188 CortexM3內(nèi)核概述 外部中斷可配置為 1～ 240個(gè) 。 嵌套向量中斷控制器（ NVIC）。 存儲(chǔ)器訪問(wèn)對(duì)齊 。 可選的嵌入式跟蹤宏單元 （ ETM） ， 實(shí)現(xiàn)指令跟蹤 。 2 199 三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)的指令執(zhí)行順序 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 …… …… 程序存儲(chǔ)器 周期 1 周期 2 周期 3 周期 4 周期 5 周期 6 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行 周期處理器執(zhí)行一條指令的三個(gè)階段 在第 3個(gè)周期， PC指向指令 3，此時(shí)指令1進(jìn)入三級(jí)流水線的執(zhí)行階段，指令 2進(jìn)入譯碼階段，取出指令 3。 在 線程模式特權(quán)訪問(wèn) 下，通過(guò) MSR指令 臵位CONTROL[0],即可由特權(quán)訪問(wèn)進(jìn)入用戶訪問(wèn) 。 1116 前后臺(tái)系統(tǒng)主堆棧壓棧過(guò)程 數(shù)據(jù) … 數(shù)據(jù) 棧頂 棧底 0x20220400 0x202203FC 0x202203F8 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù)增長(zhǎng)方向 在 KEIL REALVIEW 和 CROSS編譯器 下，堆棧增長(zhǎng)都為 滿遞減 SP 主堆棧 1117 前后臺(tái)系統(tǒng)主堆棧壓棧過(guò)程 數(shù)據(jù) … 數(shù)據(jù) 棧底 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù)增長(zhǎng)方向 在 KEIL REALVIEW 和 CROSS編譯器 下，堆棧增長(zhǎng)都為 滿遞減 產(chǎn)生中斷 主堆棧 SP XPSR PC LR R12 R3 … R0 0x20220400 0x202203FC 0x202203F8 硬件自動(dòng) 壓棧 1118 前后臺(tái)系統(tǒng)主堆棧出棧過(guò)程 數(shù)據(jù) … 數(shù)據(jù) 棧底 數(shù)據(jù) 地址 退出中 斷 主堆棧 XPSR PC LR R12 R3 R2 R1 R0 通用寄存器 0x20220400 0x202203FC 0x202203F8 SP SP SP SP SP SP SP XPSR PC LR R12 R3 R2 R1 R0 SP SP 退出異常，寄存器恢復(fù)為進(jìn)入前的值。 1127 鏈接寄存器（ LR） R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13(SP) R14(LR) R15(PC) XPSR int main ( ) {