转载一篇写得不错的UCOS-II移植文章.doc

今天突然有个想法，是否在其他结构比较简单的平台上移植比较容易一点，正好同学有一个凌阳的精简板，反正今天是星期天，就当是休息了。首先肯定是去熟悉SPCE061A的结构和IDE了。主要是存储器结构、指令系统和中断这几个部分。本来不是做这个的，没有必要深究，总体看看，知道在哪些地方查就行，所以看到很快。于是摆好uCOS系统的资料，按照移植步骤，一个个文件、函数地写好，其他没有什么，就是时间节拍比较难一点，用了不少时间写，主要是去熟悉凌阳的中断系统，了解几个寄存器的用法。按照标准移植函数步骤写下来，代码也就10来行。在这里我想说的不是如何移植，而是编译。凌阳的IDE说实话肯定是不太完善的。因为我同学本科的时候做过，那个时候似乎听他提到过这个问题。不过我今天算是感受到了。写好文件，编译我的错，有一个函数写错了，编译没有通过。然后我改了。编译，？怎么回事，还是这个错误？大体是这样的，我写了一个OSTaskSw函数（原本想写OSCtxSw的），结果，这个IDE居然还真的认出来一个OSTaskSw，我当时就晕了，我好像在内核里没有看到过这个函数嘛。我赶紧去内核查找一下，没有嘛。我把OSTaskSw函数改成OSCtxSw（OS_CPU.H里），再编译，还是有。更晕了这个错误是这样报的：Error L0080: The external symbol _memset has not a public definition.Error L0080: The external symbol _OSTaskSw has not a public definition.memset嘛好说，这应该是我没有包含某个库文件，我只是知道这是个字符串处理函数，应该在string.h里面，但是包含了它，还是有这个错误（现在还没有解决，惭愧），但是OSTaskSw都没有了还给我报什么？后来我想，这个IDE是GCC的，是不是因为增量编译，链接的时候用了以前的文件？干脆把所有以前编译生成的文件删除了（用clear没有用），再编译，嘿嘿，还真的没有这个错误了。I服了HIM。确实没有用过，问题都不好找。今天比较晚了，明天来解决另一个问题吧！我怀疑最大的可能是在工程文件的组织上有问题，应该好好梳理一下。因为我发现，编译应用程序文件是没有错的，Build的时候才出现。心头憋得慌，一大早就跑到实验室来调试。弄了半天，把include文件夹中的memset搜索了一遍，就只有一个string.h里面有嘛。哪里还有其他的哩？难道我包含的地方不对？“SPCE061A.h”包含在includes.h中，能够使用，按说所有.c文件都包含includes.h，放在这里是没有问题的嘛。不过上天要它说不行，我也没辙啊没办法，上网查查吧。一说是版本问题！我意识到，好像以前看过一个版本，在OSTask.c中好像是没有用到memset函数。那下载一个老版本的来实验一下，总不能让我去改内核吧，改出来更多问题，得不偿失。我下的是2.00的。经过一番挣扎一般的调试（很久都没有怎么用过凌阳的IDE，很多功能不会用了，又不知道其Bug，出了问题就只好老老实实重新编译等等，确实很累），总算调通了。经过记录下来为了系统化，把uCOS标准移植伪码加上对比。移植准备：ucOS-II的移植主要涉及以下三个文件：OS_CPU.HOS_CPU_A.ASMOS_CPU_C.C移植的工作包括以下几个内容：1.在OS_CPU.H文件中声明10个数据类型BOOLEANINT8UINT8SINT16UINT16SINT32UINT32SFP32FP64OS_STK声明三个宏OS_ENTER_CRITICAL()OS_EXIT_CRITICAL()OS_TASK_SW()设置一个常量的值OS_STK_GROWTH2.编写四个汇编语言函数（OS_CPU_A.ASM）OSStartHighRdy()OSCtxSw()OSIntCtxSw()OSTickISR()3.用C语言编写六个简单的函数（OS_CPU_C.C）OSTaskStkInit()OSTaskCreateHook()OSTaskDelHook()OSTaskSwHook()OSTaskStatHook()OSTimeTickHook()4.一般认为上面几个方面就构成了整个移植要做的工作，其实我认为还应该包含对Includes.h和OS_CFG.H的配置，因为这些决定了操作系统的功能和编译的环境。移植工作：1、OS_CPU.H根据凌阳的数据结构特点，定义如下：typedef unsigned charBOOLEAN;typedef unsigned charINT8U;typedef signedcharINT8S;typedef unsigned intINT16U;typedef signedintINT16S;typedef unsigned longINT32U;typedef signedlongINT32S;typedef floatFP32;typedef doubleFP64;typedef unsigned intOS_STK;#defineOS_CRITICAL_METHOD2#ifOS_CRITICAL_METHOD = 2/*一般都使用第二种方法*/#defineOS_ENTER_CRITICAL()_asm_(INT OFF /n/t)/*关中断*/#defineOS_EXIT_CRITICAL()_asm_(INT IRQ /n/t INT FIQ /n/t)/*开中断*/#endif#defineOS_STK_GROWTH1/*堆栈增长方式，凌阳是从高向低增长*/#defineOS_TASK_SW()OSCtxSw()/*任务切换函数*/*这里需要说明的是，很多编译器由于支持软中断，所以，这里通常使用的是软中断进入管理模式，然后进行任务切换（例如在ARM7中）。但是凌阳没有软中断，只好通过函数调用的方式进行，而不是让某个中断向量指向OSCtxSw()。到这里，OS_CPU.H的工作大体就是这么多了。2、OS_CPU_C.C在这个文件中，最重要的是OSTaskStkInit()函数的编写，其他Hook函数用来扩展内核功能而不去修改内核结构。先来看看一般堆栈需要初始化成什么样子：l保存参数（这个视情况而定，因为有些处理器的参数是通过寄存器传递的；如ARM7）l保存任务地址，用于保存当前任务（由于凌阳的段寄存器没用，为0，保存task+1）l处理器状态字（凌阳应该是SR吧，反正我保存的是SR）l中断返回地址保存（这个好像不太重要，我看ARM7里面就没有保存）l寄存器组按照这个步骤，编写如下：这里注意，版本不同，声明的类型也有不同，在2.52中是OS_STK。void*OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, void *ptos, INT16U opt)OS_STK *stk;opt= opt;stk= (OS_STK *)ptos;*stk- = *(INT16U*)pdata);/*stk- = *(INT16U*)task);/为0，不需要保存*stk- = *(INT16U*)task + 1);*stk- = (INT16U)0x0000;/SR不能乱放东西的，因为这个是程序执行用到的*stk- = (INT16U)0x5555;/这些就可以随便放了为了调试方便，可以放一些有意义的数值*stk- = (INT16U)0x4444;*stk- = (INT16U)0x3333;*stk- = (INT16U)0x2222;*stk- = (INT16U)0x1111;return (void*)stk);*说明：在标准伪码里面提到一个模拟ISR的压栈，暂时没有明白是什么意思。（就是说每次任务的调度都是一次中断）3、OS_CPU_A.ASM首先声明需要的外部变量和要输出的变量：.external _OSTCBCur.external _OSTCBHighRdy.external _OSRunning.external _OSPrioCur.external _OSPrioHighRdy.external _OSIntNesting.external _OSTaskSwHook.external _OSIntEnter.external _OSIntExit.external _OSTimeTick.public _OSStartHighRdy.public _OSIntCtxSw.public _OSCtxSw.public _OSTickISR大概就这些吧1）函数_OSStartHighRdy标准函数伪码：void OSStartHighRdy(void)调用用户定义的OSTaskSwHook();OSRunning = TRUE;得到将要恢复运行的任务的堆栈指针：Stack Pointer = OSTCBHighRdyOSTCBStkPtr;从新任务堆栈中恢复处理器的所有寄存器;执行中断返回指令;按这个标准函数，编写函数如下：_OSStartHighRdy:CALL_OSTaskSwHookR1 = 1_OSRunning = R1;R1 = _OSTCBHighRdySP = R1/注意是所指向的内容，调这个错误用了不少时间POPALL/此函数只做了任务切换工作的一半，并没有保存当前任务的寄存器RETI2）函数_OSCtxSw标准函数伪码：void OSCtxSw(void)保存处理器寄存器;在当前任务的任务控制块中保存当前任务的堆栈指针：OSTCBCurOSTCBStkPtr = Stack Pointer;OSTaskSwHook();OSTCBCur = OSTCBHighRdy;OSPrioCur = OSPrioHighRdy;得到将要运行的任务的堆栈指针：Stack Pointer = OSTCBHighRdyOSTCBStkPtr;从新任务的任务堆栈中恢复处理器所有寄存器的值;执行中断返回指令;按这个标准函数，编写函数如下：_OSCtxSw:PUSHALLR1 = _OSTCBCurR1 = SPCALL _OSTaskSwHookR1 = _OSTCBHighRdy_OSTCBCur = R1R2 = _OSPrioHighRdy_OSPrioCur = R2SP = R1/所指向内容POPALLRETI3）函数_OSIntCtxSw标准函数伪码：void OSIntCtxSw(void)OSTaskSwHook();OSTCBCur = OSTCBHighRdy;OSPrioCur = OSPrioHighRdy;得到将要运行的任务的堆栈指针：Stack Pointer = OSTCBHighRdyOSTCBStkPtr;从新任务的任务堆栈中恢复处理器所有寄存器的值;执行中断返回指令;按这个标准函数，编写函数如下：_OSIntCtxSw:R1 = _OSTCBCur/在这之前要不要调整指针，还说不好，因为不调整暂时也可以运行R1 = SP/注意要保存当前任务的堆栈，否则不能返回/当然最好是放在OSTickISR中，这样可以避免在后面调整堆栈指针CALL _OSTaskSwHookR1 = _OSTCBHighRdy_OSTCBCur = R1R2 = _OSPrioHighRdy_OSPrioCur = R2SP = R1/所指向内容POPALLRETI看起来，这个函数同OSCtxSw没有太多的不同，区别在于如果ISR保存了CPU寄存器，这里不用再保存了。4）函数_OSTickISR标准函数伪码：void OSTickISR(void)保存处理器寄存器;调用OSIntEnter()或者直接给OSIntNesting加1;if(OSIntNesting = 1)OSTCBCurOSTCBStkPtr = Stack Pointer;/在2.51之前是没有的给产生中断的设备清中断;重新使能允许中断（可选）;OSTimeTick();OSIntExit();恢复处理器寄存器;执行中断返回指令;按这个标准函数，编写函数如下：需要注意到是，要在OS_CFG.H中设置节拍数text/中断应该映射到0地址 .public _IRQ6_IRQ6:_OSTickISR:PUSHALLR1=C_IRQ6_TMB2/判断是否为IRQ_TMB2中断TEST R1,P_INT_CtrlJNZ IRQ_TMB2/是，进入IRQ_TMB2；否，进入IRQ_TMB1IRQ_TMB1:R1=C_IRQ6_TMB1/清中断标志P_INT_Clear=R1R1=0x0001P_Watchdog_Clear=R1/清看门狗R1=_OSIntNesting/中断嵌套标志加1R1+=1/也可call _OSIntEnter_OSIntNesting=R1/最好在这里加入保存步骤，省去调整SP；/当然如果这里加了，前面就不要再保存了call _OSTimeTickcall _OSIntExitPOPALLretiIRQ_TMB2:/中断子程序IRQ_TMB2R1=C_IRQ6_TMB2/清中断标志P_INT_Clear=R1POPALLreti*说明：由于凌阳提供两个时基中断，需要判断中断控制器的值。具体参照手册。到这里，主要的移植工作就完成了。后记：整个过程受制于对凌阳的不熟悉，所以中间编译的过程比较头疼，这也反映了移植工作是建立在对目标系统熟悉的基础之上。有几个问题需要注意：移植版本：移植版本不同，内核所需要的库函数也不同；这个移植过程遇到了一个string.h的问题，加上都没有用，我郁闷。OSIntCtxSw()：这是我后来在网上看到的，好几个实例中都调整了SP的值，目的是舍弃多余的数据。而在我的移植中，没有进行这个调整，也能够运行。可能区别在于对内存的合理使用上。翻看uCOS_II第二版的304-307页，我们可以找到答案：在以前版本中，没有在OSTickISR()中进行中断时的堆栈保存：if(OSIntNesting = 1)O