【文章內(nèi)容簡介】 OSII處理器無關(guān)的代碼提供了μC/OSII的系統(tǒng)服務(wù)，應(yīng)用程序可以使用這些API函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存管理、任務(wù)間通信及創(chuàng)建、刪除任務(wù)等。大部分的μC/OSII代碼是使用ANSI C語言書寫的，因此μC/OSII的可移植性好，然而仍需要使用C和匯編語言寫一些處理器相關(guān)代碼。μC/OSII的移植需要滿足以下要求：；；，并且需要一個定時中斷源；；。S3C44B0X處理器完全滿足上述要求。 實時內(nèi)核μC/OSII在S3C44B0X上的移植我們使用ARM SDT編譯器，移植μC/OSII主要包括以下幾個步驟。*************************************************與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型*************************************************typedef unsigned char BOOLEAN。typedef unsigned char INT8U。 //8位無符號整數(shù)typedef signed char INT8S。 //8位有符號整數(shù)typedef unsigned short INT16U。 //16位有符號整數(shù)typedef signed short INT16S。 //16位無符號整數(shù)typedef unsigned long INT32U。 //32位無符號整數(shù)typedef signed long INT32S。 //32位有符號整數(shù)typedef float FP32。 //單精度浮點數(shù)typedef double FP64。 //雙精度浮點數(shù)typedef unsigned int OS_STK。 /*堆棧入口寬度為16位與ARM處理器相關(guān)的代碼：*/define OS_ENTER_CRITICAL () ARMEnableInt() //開啟中斷define OS_STK_GROWTH 1 //堆棧由高地址向低地址增長（）void OSTaskStkInit(void(task)(void *pd),void *pdata,void *ptos,INT16U opt){ unsigned int *stk。opt =opt。 /*因“opt”變量沒有用到，防止編譯器產(chǎn)生警告*/stk =(unsigned int *)ptos。 /*裝載堆棧指針*//*為新任務(wù)創(chuàng)建上下文*/*stk=(unsigned int)task。 /*lr*/*stk=(unsigned int)task /*pc*/*stk=0。 /*r12*/*stk=0。 /*r11*/*stk=0。 /*r10*/*stk=0。 /*r9*/*stk=0。 /*r8*/*stk=0。 /*r7*/*stk=0。 /*r6*/*stk=0。 /*r5*/*stk=0。 /*r4*/*stk=0。 /*r3*/*stk=0。 /*r2*/*stk=0。 /*r1*/*stk=(unsigned int)pdata。 /*r0*/*stk=(SVC32MODE|0x0|)。 /*cpsr IRQ,*stk=(SVC32MODE|0x0)。 /*spsr IRQ,關(guān)閉FIQ*/return((void*)stk)。}后5個函數(shù)是鉤子函數(shù)，可以不加代碼：void OSTaskCreateHook(OS_TCB *ptcb)void OSTaksDelHool (OS_TCB *ptcb)void OSTaskSwHook(void)void OSTaskStatHook(void)（3）用匯編語言編寫4個與處理器相關(guān)的函數(shù)（）OSStartHighRdy() ；運(yùn)行優(yōu)先級最高的就緒任務(wù)LDR r4，addr_OSTCBCur ；得到當(dāng)前任務(wù)的TCB地址LDR r5，addr_OSTCBHighRdy ；得到高優(yōu)先級任務(wù)的TCB地址LDR r5,addr_OSTCBHighRdy ；得到高優(yōu)先級任務(wù)的TCB地址LDR r5,[r5] ；得到堆棧指針LDR sp,[r5] ；切換到新的堆棧STR r5,[r4] 　　　　　　　??；設(shè)置新的當(dāng)前任務(wù)的TCB地址LDMFD sp!,{r4}MSR CPSR_cxsf,r4LDMFD sp!,{r0r12,lr,pc} 　??；開始新的任務(wù)ENDOSCtxsw() 　　　　　　　　　 ；任務(wù)級的任務(wù)切換函數(shù)STMFD sp!,{lr} 　　　　　　　；保存PC指針STMFD sp!,{lr} 　　　　　　　；保存lr指針STMFD sp！，{r0r12} 　　　??；保存寄存器文件和返回地址MRS r4,CPSRSTMFD sp!,{r4} 　　　　　　　；保存當(dāng)前PSRMRS r4,SPSRSTMFD sp!,{r4}。OSPrioCur=OSPrioHighRdyLDR r4,addr_OSPrioCurLDR r5,addr_OSPrioHighRdyLDRB r6,[r5]STRB r6,[r4]；得到當(dāng)前任務(wù)的TCB地址LDR r4,addr_OSTCBCurLDR r5,[r4]STR sp,[r5]　　　　　　　　　??；保存棧指針在占先任務(wù)的TCB上；取得高優(yōu)先級任務(wù)的TCB地址LDR r6,addr_OSTCBHighRdyLDR r6,[r6]LDR sp,[r6]　　　　　　　　　　；得到新任務(wù)的堆棧指針；OSTCBCur=OSTCBHighRdySTR r6,[r4]；得到當(dāng)前新任務(wù)的TCB地址LDMFD sp!,{r4}MSR SPSR_cxsf,r4LDMFD sp!,{r4}MSR SPSR_cxsf,r4LDMFD sp!,{r0r12,lr pc}OSIntCtxSw() 　　　　　　　　　；中斷級的任務(wù)切換函數(shù)LDMIA sp!,{alvl,lr}SUBS pc,lr,4SUB lr,lr,4MOV r12,lrMRS lr,SPSRAND lr,lr,0XFFFFFE0ORR lr,lr,0XD3MSR CPSR_CXSF,lrOSTickISR()　　　　　　　　　　　　；中斷服務(wù)函數(shù)STMDB sp!,{r0r11,lr}MRS r0,CPSRORR r0,r0,0x80　　　　　　　　　??；設(shè)置中斷禁止標(biāo)志MSR CPSR_cxsf,r0　　　　　　　　　 ；中斷結(jié)束LDR r0,I_ISPCLDR r1,=BIT_TIMER0STR r1,{r0}BL IrqStartBL osTimeTickBL IrqFinishLDR r0,=need_to_swap_contextLDR R2,[R0]CMP r2,1LDREQ pc,=_CON_SW完成上述工作后，μC/OSII就可以運(yùn)行在ARM處理器上了。 使用μC/OSII系統(tǒng)應(yīng)注意的問題，不支持時間片輪轉(zhuǎn)法。它是一個基于優(yōu)先級的實時操作系統(tǒng)。每一個任務(wù)的優(yōu)先級必須不同（分析它的源碼會發(fā)現(xiàn)，μC/OSII把任務(wù)的優(yōu)先級當(dāng)作任務(wù)在標(biāo)識來使用，如果優(yōu)先級相同，任務(wù)將無法區(qū)分）。進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)首先得到CPU的使用權(quán)，只有等它交出CPU的使用權(quán)后，其它任務(wù)才可以被執(zhí)行。所以，它只能就是多任務(wù)，不能就是多進(jìn)程，至少不是我們所熟悉的那種多進(jìn)程。μC/OSII是一個支持多任務(wù)的操作系統(tǒng)。我們可以把一個完整的程序劃分成幾個任務(wù)，不同的任務(wù)執(zhí)行不同的功能。對于共享資源（比如串口），μC/OSII也提供了很好的解決辦法，一般情況下使用的是信號量方法。我們創(chuàng)建一個信號量并對它進(jìn)行初始化，當(dāng)一個任務(wù)需要使用一個共享資源時，它必須先申請得到這個信號量。在這個過程中即使有優(yōu)先權(quán)更高的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，因為無法得到信號量，也不能使用該資源。在μC/OSII中稱為優(yōu)先級反轉(zhuǎn)。簡單地說，就是高優(yōu)先級任務(wù)必須等待低優(yōu)先級任務(wù)的完成。在上述情況下，在兩個任務(wù)之間發(fā)生優(yōu)先級后轉(zhuǎn)是無法避免的。所以不在使用μC/OSII時，必須對所開發(fā)的系統(tǒng)了解清楚才能選擇對于某種共享資源是否使用信號量。在分析許多μC/OSII的應(yīng)用實例中發(fā)現(xiàn)，任務(wù)?？臻g和內(nèi)存分區(qū)的創(chuàng)建采用了定義全局?jǐn)?shù)組的方法，這樣實現(xiàn)起來固然簡單，但不夠靈活有效。編譯器會將全局?jǐn)?shù)組作為未初始化的全局變量，放到應(yīng)用程序映像的數(shù)據(jù)段。數(shù)組的大小是固定的，生成映像后不可能在使用中動態(tài)地改變。對于任務(wù)?？臻g來說，數(shù)組定義大了會造成內(nèi)存浪費；定義小了任務(wù)棧溢出，會造成系統(tǒng)崩潰。對于內(nèi)存分區(qū)，在不知道系統(tǒng)初始化后給用戶留下了多少自由內(nèi)存空間的情況下，很難定義內(nèi)存分區(qū)所使用數(shù)組的大小。此外，現(xiàn)在μC/OSII只支持固定大小的內(nèi)存分區(qū)，容易造成內(nèi)存浪費。μC/OSII將來應(yīng)該被改進(jìn)以支持可變大小的內(nèi)存分區(qū)。因此，系統(tǒng)初始化后能清楚地掌握自由內(nèi)存空間的情況是很重要的。所以，應(yīng)避免使用全局?jǐn)?shù)組分配內(nèi)存空間，關(guān)鍵是要知道整個應(yīng)用程序在編譯、鏈接后代碼段和數(shù)據(jù)段的大小，在目標(biāo)板內(nèi)存中是如何定位，以及目標(biāo)板內(nèi)存的大小。　　　　　　　第4章　網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口驅(qū)動的開發(fā)　　Lwip在181。C/OSⅡ上的移植　開源TCP/IP協(xié)議棧LwIP簡介隨著嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的日益結(jié)合，在嵌入式實時操作系統(tǒng)中引入TCP/IP協(xié)議棧，以支持嵌入式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，成為嵌入式領(lǐng)域重要的研究方向。uC/0S II是近年來發(fā)展迅速的一個開放源碼實時操作系統(tǒng)，但它只是一個實時的任務(wù)調(diào)度及通信內(nèi)核，缺少對外圍設(shè)備和接口的支持，如沒有文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、圖形界面。現(xiàn)在就以TCP/IP協(xié)議棧LwIP為基礎(chǔ)，給uC/0S II加上了網(wǎng)絡(luò)支持。LwIP是瑞士計算機(jī)科學(xué)院（Swedish Institute of Computer Science）的Adam Dunkels等開發(fā)的一套用于嵌入式系統(tǒng)的開放源代碼TCP/IP協(xié)議棧。LwIP的含義是Light Weight(輕型)IP協(xié)議。LwIP可以移植到操作系統(tǒng)上，也可以在無操作系統(tǒng)的情況下獨立運(yùn)行。LwIP TCP/IP實現(xiàn)的重點是在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上減少對RAM的占用，一般它只需要幾十K的RAM和40K左右的ROM就可以運(yùn)行，這使LwIP協(xié)議棧適合在低端嵌入式系統(tǒng)中使用。LwIP的特性如下： ■ 支持多網(wǎng)絡(luò)接口下的IP轉(zhuǎn)發(fā) ■ 支持ICMP協(xié)議 ■ 包括實驗性擴(kuò)展的的UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議） ■ 包括阻塞控制，RTT估算和快速恢復(fù)和快速轉(zhuǎn)發(fā)的TCP（傳輸控制協(xié)議） ■ 提供專門的內(nèi)部回調(diào)接口（Raw API）用于提高應(yīng)用程序性能 ■ 可選擇的Berkeley接口API（多線程情況下）　基于uC/0S II的網(wǎng)絡(luò)平臺概述 嵌入式操作系統(tǒng)uC/0S II是一個公開源代碼的占先式多任務(wù)的微內(nèi)核RTOS，其性能和安全性可以與商業(yè)產(chǎn)品競爭。uC/0S II的特點可以概括為以下幾個方面：公開源代碼，代碼結(jié)構(gòu)清晰、明了，注釋詳盡，組織有條理，可移植性好?？刹眉?，可固化。內(nèi)核屬于搶占式，最多可以管理56個任務(wù)。uC/0S II自1992年的第一版（uC/0S）以來已經(jīng)有好幾百個應(yīng)用，是一個經(jīng)實踐證明好用且穩(wěn)定可靠的內(nèi)核。目前國內(nèi)對uC/0S II的研究和應(yīng)用都很多。TCP/IP是Internet的基本協(xié)議，以其實用性、高效性已經(jīng)成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。嵌入式設(shè)備要與Internet網(wǎng)絡(luò)直接交換信息，就必須支持TCP/IP協(xié)議。目前嵌入式設(shè)備上TCP/IP方案有很多種，但面向低端應(yīng)用的開源嵌入式網(wǎng)絡(luò)平臺還很少見。uC/0S II是一個富有開放色彩的RTOS，只要買一本書就可獲得源代碼，對學(xué)校和教育的使用完全免費，商業(yè)應(yīng)用的費用相對也很低。但是它目前的一些第三方TCP/IP支持都是完全商業(yè)化的，用戶需要付費才能獲得，很少給出源代碼，這影響了uC/0S II的研究和推廣。通過把開放源代碼的TCP/IP協(xié)議棧LwIP移植到uC/0S II上來，就獲得了一套可免費研究、學(xué)習(xí)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)軟件平臺。系統(tǒng)示意圖如下圖41： 圖41 uC/0S II＋LwIP系統(tǒng)示意圖　 LwIP在uC/0S II下的實現(xiàn) LwIP協(xié)議棧在設(shè)計時就考慮到了將來的移植問題，因此把所有與硬件、OS、編譯器相關(guān)的部份獨立出來，放在/src/arch目錄下。因此LwIP在uC/0S II上的實現(xiàn)就是修改這個目錄下的文件，其它的文件一般不應(yīng)該修改。下面分幾部份分別說明相應(yīng)文件的實現(xiàn)原理和過程。(process model)　　tcp/ip協(xié)議棧的process model一般有幾種方式.?。?）tcp/,ip層是一個進(jìn)程,tcp層是一個進(jìn)程。　這樣的好處是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的每一層都非常清晰,(context switch).對于接收一個TCP segment要引起3次context switch(從網(wǎng)卡驅(qū)動程序到鏈路層進(jìn)程,從鏈路層進(jìn)程到ip層進(jìn)程,從ip層進(jìn)程到TCP進(jìn)程).通常對于操作系統(tǒng)來說, swich是不可取的.（2）另外一種方式是TCP/(system call)和協(xié)議棧來進(jìn)行通訊?！∵@樣TCP/.。（3）lwip的process model:所有tcp/ip協(xié)議棧都在一個進(jìn)程當(dāng)中?！∵@樣tcp/,消息隊列等和tcp/ip進(jìn)程進(jìn)行通訊.如果應(yīng)用層程序駐留tcp/ip進(jìn)程中,那應(yīng)用層程序就利用內(nèi)部回調(diào)函數(shù)口(Raw API)和tcp/ (tcpip_thread)(如圖中的tftp_thread,tcpecho_thread),也可以在tcpip_thread中(如圖左上角)中利用內(nèi)部回調(diào)函數(shù)口(Raw API)和tcp/ip協(xié)議棧通訊 Lwip to uCos 在這個項目中我用的硬件平臺是s3c44b0x+。lwip會為每個網(wǎng)絡(luò)連接動態(tài)分配一些信號量(semaphone)和消息隊列(Message Queue),. (1) Lwip的操作系統(tǒng)封裝層(operating layer)　Lwip為了適應(yīng)不同的操作系統(tǒng),(定時,進(jìn)程同步,消息傳遞)”mbox”(其實在ucos的實現(xiàn)中我們使用的是Message Queue來實現(xiàn)lwip中的”mbox”,下面大家可以看到這一點) Operating system emulation layer的原代碼在…/lwip/src/core/../lwip/src/arch/.操作系統(tǒng)封裝層的主要函數(shù)如下:void sys_init(void)