【正文】 數(shù)據(jù)類型定義，因為它們與處理器類型有關(guān)，隱含著不可移植性，代之以移植性強的整數(shù)數(shù)據(jù)類型，這樣，即直觀又可移植： typedef unsigned char BOOLEAN； /*布爾變量*/ 38typedef unsigned char INT8U； /*無符號8位整型變量*/ typedef signed char INT8S； /*有符號8位整型變量*/ typedef unsigned short INT16U； /*無符號16位整型變量*/ typedef signed short INT16S； /*有符號16位整型變量*/ typedef unsigned int INT32U； /*無符號32位整型變量*/ typedef signed int INT32S； /*有符號32位整型變量*/ typedef float FP32； /*單精度浮點數(shù)(32位長度)*/ typedef double FP64； /*雙精度浮點數(shù)(64位長度)*/ typedef INT32U OS_STK； /*堆棧是32位寬度*/ （2）宏定義為保護臨界段代碼免受多任務(wù)或中斷服務(wù)子程序破壞，必須先關(guān)中斷，再處置臨界段代碼，并且在處置完畢后重新開中斷。為增加可移植性，uC/OSII定義了與處理器無關(guān)的兩個宏OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）來關(guān)/開中斷。我們選擇方法2來實現(xiàn)，執(zhí)行OS_ENTER_CRITICAL（）時，先將中斷狀態(tài)保存到堆棧中，然后關(guān)中斷；而當(dāng)執(zhí)行OS_EXIT_CRITICAL（）時，再從堆棧中恢復(fù)原來的中斷開/關(guān)狀態(tài)。ARM處理核中關(guān)中斷和開中斷是通過改變程序狀態(tài)寄存器CPSR中相應(yīng)控制位實現(xiàn)的。使用軟中斷指令SWI作為底層接口，使用不同的功能號區(qū)分不同的函數(shù)。在ADS中有一個關(guān)鍵字_swi，用它可以聲明一個不存在的函數(shù)，調(diào)用這個函數(shù)就在調(diào)用這個函數(shù)的地方插入一條SWI指令，并且可以指定功能號。程序如下所示：/*SWI服務(wù)函數(shù)，*/__swi（0x02）void OS_ENTER_CRITICAL（void）； /*關(guān)中斷*/__swi（0x03）void OS_EXIT_CRITICAL（void）； /*開中斷*//**/ case 0x02： /*關(guān)中斷函數(shù)OS_ENTER_CRITICAL（）*/ __asm { MRS R0，SPSR ORR R0，R0，NoInt MSR SPSR_c，R0 } OsEnterSum++； Break； case 0x03： /*開中斷函數(shù)OS_EXIT_CRITICAL（）*/ If（OsEnterSum==0） { __asm { MRS R0，SPSR BIC R0，R0，NoInt MSR SPSR_c，R0 } } Break； （3）堆棧增長方向因為不同處理器堆棧的增長方向不同，為消除不可移植性，uC/OSII配置常數(shù)OS_STK_GROWTH指定堆棧的生長方式。雖然ARM處理器核對于兩種方式均支持，但ADS的C語言編譯器僅支持從上往下生長，且必須是滿遞減堆棧，所以O(shè)S_STK_GROWTH的值為1，代碼如下：define OS_STK_GROWTH 1 /*堆棧是從上往下生長*/ （4）任務(wù)級切換OS_TASK_SW（）是一個宏，是在uC/OSII從低優(yōu)先級任務(wù)到高優(yōu)先級任務(wù)時須用到的。在uC/OSII中，處于就緒態(tài)任務(wù)的堆棧結(jié)構(gòu)看就像剛剛發(fā)生過中斷一樣，也就是說uC/OSII運行處于就緒態(tài)的任務(wù)要做的就是從任務(wù)堆棧中恢復(fù)處理器所有的寄存器并執(zhí)行中斷返回。因而為了進行任務(wù)調(diào)度可以通過執(zhí)行OS_TASK_SW()模仿中斷的產(chǎn)生，所以這個宏實際上是用軟中斷完成的。/*SWI服務(wù)函數(shù)，*/__swi(0x00)void OS_TASK_SW(void)； /*任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù)*/uC/OSII要求用戶編寫10個C函數(shù)，10個C函數(shù)具體如下：OSTaskStkInit（） 初始化任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu)OSTaskCreateHook（） 任務(wù)建立鉤子函數(shù)OSTaskDelHook（） 任務(wù)刪除鉤子函數(shù)OSTaskSwHook（） 任務(wù)切換鉤子函數(shù)OSTaskIdleHook（） 空閑任務(wù)鉤子函數(shù)OSTaskStatHook（） 任務(wù)統(tǒng)計鉤子函數(shù)OSTimeTickHook（） 時鐘節(jié)拍鉤子函數(shù)40OSInitHookBegin（） 系統(tǒng)初始化起始鉤子函數(shù)OSInitHoodEnd（） 系統(tǒng)初始化返回鉤子函數(shù)OSTCBInitHook（） 任務(wù)控制塊初始化鉤子函數(shù)唯一必要的函數(shù)是OSTaskStkInit（），其它9個函數(shù)必須聲明，但并不一定要包含任何代碼。建立任務(wù)時通過調(diào)用OSTaskStkInit（），初始化任務(wù)的棧結(jié)構(gòu)，堆?？雌饋砭拖裰袛鄤偘l(fā)生過一樣，所有的寄存器都保存在堆棧中。任務(wù)的堆棧結(jié)構(gòu)是與CPU的體系結(jié)構(gòu)和編譯器相關(guān)的，對于ARM7而言，堆棧由高到低依次保存著PC、LR、R12~R0、CPSR，其堆棧結(jié)構(gòu)如圖43所示。 圖43 任務(wù)的堆棧結(jié)構(gòu)根據(jù)圖43，可以寫出函數(shù)OSTaskStkInit（）的代碼，具體如下：OS_STK*OSTaskStkInit（void（*task）（void*pd），void*pdata，OS_STK*ptos，INT16U opt）{ OS_STK*stk； Opt=opt； /*避免編譯器警告*/ Stk=ptos； /*獲取堆棧指針*/ /*建立任務(wù)環(huán)境，*/ *stk=（OS_STK）task； /*pc*/ *stk=（OS_STK）task； /*lr*/ *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用作參數(shù)傳遞*/ *stk=（USER_USING_MODE|0x00）； /*CPSR，允許IRQ,FIQ中斷*/ *stk=0； /*關(guān)中斷計數(shù)器OsEnterSum*/ Return（stk）； } 由于任務(wù)和操作系統(tǒng)均運行在SVC模式，中斷后返回仍回到SVC模式，故SPSR沒有用到，不必在堆棧里保存。OsEnterSum并不是CPU的寄存器，只是個人定義的一個全局變量，用來保存關(guān)中斷的次數(shù)，這樣就可以進行中斷嵌套了[30]。3． ： （1） OSStartHighRdy（）OSStart（）函數(shù)調(diào)用此函數(shù)來使就緒任務(wù)中優(yōu)先級最高的任務(wù)開始運行。這個函數(shù)也用軟中斷功能完成，：__OSStartHighRdy MSR CPSR_c；（NoInt|SYS32Mode)）；告訴uC/OSII自身已經(jīng)運行 LDR R4，=OSRunning MOV R5，1 STRB R5，[R4] BL OSTaskSwHook ；調(diào)用鉤子函數(shù) LDR R6，=OSTCBHighRdy LDR R6，[R6] B OSIntCtxSw_1 AREA SWIStacks，DATA，NOINIT，ALIGN=2 SvcStackSpace SPACE SVC_STACK_LEGTH*4；管理模式堆棧空間 END （2）OSCtxSw（） 任務(wù)級的切換OSCtxSw（）是在任務(wù)調(diào)度器的最后調(diào)用的，內(nèi)核通過調(diào)用OS_TASK_SW()執(zhí)行軟中斷指令。其示意性代碼如下： Void OSCtxSw(void) { 保存處理器寄存器； 在當(dāng)前任務(wù)的任務(wù)控制塊中保存當(dāng)前任務(wù)的堆棧指針； OSTaskSwHook（）； OSTCBCur=OSTCBHighRdy； OSPrioCur=OSPrioHighRdy； 得到將要重新開始運行的任務(wù)的堆棧指針； 從新任務(wù)的任務(wù)堆棧中恢復(fù)處理器所有寄存器的值； 執(zhí)行中斷返回指令； } （3）OSTickISR（） uC/OSII要求用戶提供一個周期性的時鐘源來實現(xiàn)時間的延時和超時功能。ARM的定時器可以完成這一功能，其時鐘節(jié)拍ISR示意性代碼如下： Void OSTickISR（void） { 保存處理器寄存器； 中斷層次加1； 如果為第一層中斷則在當(dāng)前任務(wù)的任務(wù)控制塊中保存堆棧指針； 清中斷； 重新允許中斷（可選擇）； 調(diào)用OSTimeTick（）來維持內(nèi)部定時； 中斷退出； 恢復(fù)處理器寄存器； 執(zhí)行中斷返回； } （4）OSIntCtxSw（） 中斷退出函數(shù)通過調(diào)用OSIntCtxSw（）在ISR中執(zhí)行任務(wù)切換功能。它與OSCtxSw（）的區(qū)別只是由于ISR已保存了CPU的寄存器，而不再需要再在OSIntCtxSw（）中再保存CPU寄存器。其示意性代碼如下：Void OSIntCtxSw（void） { 調(diào)用用戶定義的任務(wù)切換鉤子函數(shù)； 當(dāng)前任務(wù)控制塊指針指向最高就緒優(yōu)先級任務(wù)控制塊； 當(dāng)前優(yōu)先級指針指向最高就緒優(yōu)先級； 得到將要重新執(zhí)行的任務(wù)的堆棧指針； 從新任務(wù)堆棧中恢復(fù)所有處理器寄存器； 執(zhí)行中斷返回； }第五章 總結(jié)與展望 隨著嵌入式相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，根據(jù)實際應(yīng)用的需要設(shè)計出特定的嵌入式最小系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。目前在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的過程中，開發(fā)者往往把大量精力投入到嵌入式微處理器MPU(Micro Processing Unit)與眾多外設(shè)的連接方式以及應(yīng)用代碼的開發(fā)之中，而忽視了對嵌入式系統(tǒng)最基本、最核心部分的研究。 當(dāng)前在嵌入式領(lǐng)域中，ARM(Advanced RISC Machines)處理器被廣泛應(yīng)用于各種嵌入式設(shè)備中。由于ARM嵌入式體系結(jié)構(gòu)類似并且具有通用的外圍電路，同時ARM內(nèi)核的嵌入式最小系統(tǒng)的設(shè)計原則及方法基本相同，這使得對嵌入式最小系統(tǒng)的研究在整個系統(tǒng)的開發(fā)中具有著至關(guān)重要的意義。本文以基于ARM的嵌入式最小系統(tǒng)為平臺，從硬件和軟件兩方面對嵌入式最小系統(tǒng)的架構(gòu)進行了研究，硬件方面主要介紹了基于ARM的最小系統(tǒng)設(shè)計的構(gòu)建，軟件方面重點就嵌入式最小系統(tǒng)的uC/OSII做了簡單的分析。最小系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要是設(shè)計了最小系統(tǒng)的硬件模塊：電源、時鐘模塊、JTAG調(diào)試模塊、存儲模塊、復(fù)位模塊。此外還對鍵盤及顯示器進行了簡單的介紹。并對以上的系統(tǒng)硬件進行了選型。其次，還對于系統(tǒng)