輕型PPP協(xié)議在μC/OS-II操作系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)
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1 引言
隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，讓嵌入式設(shè)備接入Internet，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，是未來發(fā)展的必然趨勢，μC/OS-II操作系統(tǒng)中沒有完備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧[1,2]，要實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信，必須要有自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。鑒于目前PPP協(xié)議使用的普遍性和廣泛性[3,4]，本文提出了基于ARM7TDMI處理器的μC/OS-II操作系統(tǒng)上PPP協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過PPP協(xié)議在μC/OS-II上的實(shí)現(xiàn)[5,6]，能讓嵌入式設(shè)備接入Internet，進(jìn)行信息互訪，為未來的“普適計(jì)算”的發(fā)展提供了一個有利條件。
2 μC/OS-II移植實(shí)現(xiàn)
2.1 編寫ARM7TDMI的啟動程序
啟動代碼是芯片復(fù)位后進(jìn)入C語言的main()函數(shù)前執(zhí)行的一段代碼，啟動代碼主要有4個文件：Vectors.s、Init.s、 Target.c和Target.h。Vectors.s主要包括了異常向量表、堆棧初始化InitStack和中斷服務(wù)程序與C程序的接口。而 Init.s主要是指系統(tǒng)初始化代碼，執(zhí)行的順序是初始化堆棧，目標(biāo)設(shè)備初始化和執(zhí)行Main模塊。對于Target.c和Target.h來說，主要包含了異常處理程序和目標(biāo)板初始化程序。
2.2 μC/OS-II的移植
OS_CPU.H中函數(shù)軟中斷SWI機(jī)制[7]，為了使底層接口函數(shù)與處理器狀態(tài)無關(guān)，同時在對底層函數(shù)調(diào)用不需要知道函數(shù)的位置，因此在uC/OS移植中，使用軟中斷指令SWI[1]作為底層接口，通過不同的功能號來區(qū)分不同的函數(shù)，其軟功能分配號如表1所示。
表1 軟中斷功能號分配
Table 1 SWI function number assignments
功能號 | 接口函數(shù) | 簡述 |
0x00 | Void OS_TASK_SW() | 任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù) |
0x01 | _OSStartHighRdy(void) | 運(yùn)行優(yōu)先級最高的任務(wù) |
0x02 | Void OS_ENTER_CRITICAL() | 關(guān)中斷 |
0x03 | Void OS_EXIT_CRITICAL() | 開中斷 |
0x40 | Void *GetOSFunctionAddr(int index) | 獲取系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)入口 |
0x41 | Void *GetUdrFunctionAddr(int index) | 獲取自定義服務(wù)函數(shù)入口 |
0x42 | Void OSISRBegin(void) | 中斷開始處理 |
0x43 | Int OSISRNeedSwap(void) | 判斷中斷退出需要切換嗎 |
0x80 | Void ChangeToSYSMode(void) | 任務(wù)切換到系統(tǒng)模式 |
0x81 | Void ChangeToUSRMode(void) | 任務(wù)切換到用戶模式 |
0x82 | Void TaskIsARM(INT8U prio) | 任務(wù)切換是ARM代碼 |
0x83 | Void TaskIsTHUMB(INT8U prio) | 任務(wù)切換是THUMB代碼 |
用軟中斷作為操作系統(tǒng)的底層接口就需要在C語言中使用SWI指令。在ADS中，有一個關(guān)鍵字_swi，用它聲明一個不存在的函數(shù)，若在用戶任務(wù)中調(diào)用這個函數(shù)就在調(diào)用這個函數(shù)的任務(wù)代碼中地方插入一條SWI指令，并且指定了功能號。
OS_CPU.H中關(guān)中斷OS_ENTER_CRITICAL()和開中斷OS_EXIT_CRITICAL()都是用來保護(hù)臨界資源代碼[8]。移植使用軟中斷指令SWI使處理器進(jìn)入管理模式和ARM指令狀態(tài)，并通過調(diào)用功能號0x02和Ox03來關(guān)中斷和開中斷。但在C語言中，仍然使用OS_ENTER_CRITICAL()關(guān)中斷，而使用OS_EXIT_CRITICAL()開中斷。
OS_CPU.H中通過使用結(jié)構(gòu)常量OS_STK_GROWTH中值來指定堆棧的生長方式：當(dāng)OS_STK_GROWTH置為1時，表示在堆棧存儲時，是從上到下的方式存儲。當(dāng)OS_STK_GROWTH置為0時，表示在堆棧存儲時，是從下向上的方式存儲。
OS_CPU_A.S中OS_TASK_SW()是在μC/OS-II中從低優(yōu)先級任務(wù)切換到最高優(yōu)先級任務(wù)時被調(diào)用的。在ARM移植使用軟中斷指令SWI使處理器進(jìn)入管理模式和ARM指令狀態(tài)，并調(diào)用功能號0實(shí)現(xiàn)OS_TASK_SW()的功能。但在C語言中，仍然使用OS_TASK_SW()函數(shù)進(jìn)行任務(wù)切換功能。
OS_CPU_A.S中OSStartHighRdy()：在多任務(wù)環(huán)境下，OSStart()最終調(diào)用OSStartHighRdy()函數(shù)運(yùn)行多任務(wù)啟動優(yōu)先級最高的任務(wù)。移植中使用軟中斷指令SWI使處理器進(jìn)入管理模式和ARM指令狀態(tài)，并使用功能號1實(shí)現(xiàn)OSStartHighRdy()功能。在調(diào)用OSStartHighRdy()函數(shù)之前，OSTCBHighRdy指向的是優(yōu)先級最高的任務(wù)的任務(wù)控制塊。
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