μC/OS-II在嵌入式開發(fā)平臺上進(jìn)行移植的一般方法和技巧
引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/148548.htm---實時操作系統(tǒng)的使用,能夠簡化嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā),有效地確保穩(wěn)定性和可靠性,便于維護(hù)和二次開發(fā)。
μC/OS-II是一個基于搶占式的實時多任務(wù)內(nèi)核,可固化、可剪裁、具有高穩(wěn)定性和可靠性,除此以外,μC/OS-II的鮮明特點就是源碼公開,便于移植和維護(hù)。
在μC/OS-II官方的主頁上可以查找到一個比較全面的移植范例列表。但是,在實際的開發(fā)項目中,仍然沒有針對項目所采用芯片或開發(fā)工具的合適版本。那么,不妨自己根據(jù)需要進(jìn)行移植。
本文則以在TMS320C6711 DSP上的移植過程為例,分析了μC/OS-II在嵌入式開發(fā)平臺上進(jìn)行移植的一般方法和技巧。μC/OS-II移植的基本步驟
在選定了系統(tǒng)平臺和開發(fā)工具之后,進(jìn)行μC/OS-II的移植工作,一般需要遵循以下的幾個步驟:
● 深入了解所采用的系統(tǒng)核心
● 分析所采用的C語言開發(fā)工具的特點
● 編寫移植代碼
● 進(jìn)行移植的測試
● 針對項目的開發(fā)平臺,封裝服務(wù)函數(shù)
(類似80x86版本的PC.C和PC.H)
系統(tǒng)核心
無論項目所采用的系統(tǒng)核心是MCU、DSP、MPU,進(jìn)行μC/OS-II的移植時,所需要關(guān)注的細(xì)節(jié)都是相近的。
首先,是芯片的中斷處理機制,如何開啟、屏蔽中斷,可否保存前一次中斷狀態(tài)等。還有,芯片是否有軟中斷或是陷阱指令,又是如何觸發(fā)的。
此外,還需關(guān)注系統(tǒng)對于存儲器的使用機制,諸如內(nèi)存的地址空間,堆棧的增長方向,有無批量壓棧的指令等。
在本例中,使用的是TMS320C6711 DSP。這是TI公司6000系列中的一款浮點型號,由于其時鐘頻率非常高,且采用了超常指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)、類RISC指令集、多級流水等技術(shù),所以運算性能相當(dāng)強大,在通信設(shè)備、圖像處理、醫(yī)療儀器等方面都有著廣泛的應(yīng)用。
在C6711中,中斷有3種類型,即復(fù)位、不可屏蔽中斷(NMI)和可屏蔽中斷(INT4-INT15)??善帘沃袛嘤蒀SR寄存器控制全局使能,此外也可用IER寄存器分別置位使能。而在C6711中并沒有軟中斷機制,所以μC/OS-II的任務(wù)切換需要編寫一個專門的函數(shù)實現(xiàn)。
此外,C6711也沒有專門的中斷返回指令、批量壓棧指令,所以相應(yīng)的任務(wù)切換代碼均需編程完成。由于采用了類RISC核心,C6711的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中,只有A0-A15和B0-B15這兩組32bit的通用寄存器。
C語言開發(fā)工具
無論所使用的系統(tǒng)核心是什么,C語言開發(fā)工具對于μC/OS-II是必不可少的。
最簡單的信息可以從開發(fā)工具的手冊中查找,比如:C語言各種數(shù)據(jù)類型分別編譯為多少字節(jié);是否支持嵌入式匯編,格式要求怎樣;是否支持“interrupt”非標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵字聲明的中斷函數(shù);是否支持匯編代碼列表(liST)功能,等等。
上述的這樣一些特性,會給嵌入式的開發(fā)帶來很多便利。TI的C語言開發(fā)工具CCS for C6000就包含上述的所有功能。
而在此基礎(chǔ)上,可以進(jìn)一步地弄清開發(fā)工具的一些技術(shù)細(xì)節(jié),以便進(jìn)行之后真正的移植工作。
首先,開啟C編譯器的“匯編代碼列表(list)”功能,這樣編譯器就會為每個C語言源文件生成其對應(yīng)的匯編代碼文件。
在CCS開發(fā)環(huán)境中的方法是:在菜單“/Project/Build optioNS”的“FeedBACK”欄中選擇“Interlisting:Opt/C and ASM(-s)”;或者,也可以直接在CCS的C編譯命令行中加上“-s”參數(shù)。
然后分別編寫幾個簡單的函數(shù)進(jìn)行編譯,比較C源代碼和編譯生成的匯編代碼。例如:
void FUNC_TEMP (void)
{
Func_tmp2(); //調(diào)用任一個函數(shù)
}
在CCS中編譯后生成的ASM代碼為:
.asg B15, SP // 宏定義
_FUNC_TEMP:
STW B3,*SP--(8) // 入棧
NOP 2
CALL _ Func_tmp2 //-----------
MVKL BACK, B3 // 函數(shù)調(diào)用
MVKH BACK, B3 //-----------
NOP 3
BACK: LDW *++SP(8),B3 // 出棧
NOP 4
RET B3 // 函數(shù)返回
NOP 5
由此可見,在CCS編譯器的規(guī)則中,B15寄存器被用作堆棧指針,使用通用存取指令進(jìn)行棧操作,而且堆棧指針必須以8字節(jié)為單位改變。
此外,B3寄存器被用來保存函數(shù)調(diào)用時的返回地址,在函數(shù)執(zhí)行之前需要入棧保護(hù),直到函數(shù)返回前再出棧。
當(dāng)然,CCS的C編譯器對于每個通用寄存器都有約定的用途,但對于μC/OS-II的移植來說,了解以上信息就足夠了。
最后,再編寫一個用“interrupt”關(guān)鍵字聲明的函數(shù):
interrupt void ISR_TEMP (void)
{
int a;
a=0;
}
生成的ASM代碼為:
_ISR_TEMP:
STW B4,*SP--(8) // 入棧
NOP 2
ZERO B4 //---------
STW B4,*+SP(4) // a=0
NOP 2 //----------
B IRP // 中斷返回
LDW *++SP(8),B4 // 出棧
NOP 4
與前一段代碼相比,對于中斷函數(shù)的編譯,有兩點不同:
● 函數(shù)的返回地址不再使用B3寄存器,相應(yīng)地也無需將B3入棧。(IRP寄存器能自動保存中斷發(fā)生時的程序地址)
● 編譯器會自動統(tǒng)計中斷函數(shù)所用到的寄存器,從而在中斷一開始將他們?nèi)咳霔1Wo(hù)——例如上述程序段中,只用到了B4寄存器。
編寫移植代碼
在深入了解了系統(tǒng)核心與開發(fā)工具的基礎(chǔ)上,真正編寫移植代碼的工作就相對比較簡單了。
μC/OS-II自身的代碼絕大部分都是用ANSI C編寫的,而且代碼的層次結(jié)構(gòu)十分干凈,與平臺相關(guān)的移植代碼僅僅存在于OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C以及OS_CPU.H這三個文件當(dāng)中。
在移植的時候,結(jié)合前面兩個步驟中已經(jīng)掌握的信息,基本上按照《嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II》一書的相關(guān)章節(jié)的指導(dǎo)來做就可以了。
但是,由于系統(tǒng)核心、開發(fā)工具的千差萬別,在實際項目中,一般都會有一些處理方法上的不同,需要特別注意。以C6711的移植為例:
● 中斷的開啟和屏蔽的兩個宏定義為:
#define OS_ENTER_CRITICAL() Disable_int()
#define OS_EXIT_CRITICAL() Enable_int()
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)
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