μCOS-II嵌入式操作系统移植和实时性测量-嵌入式系统.docVIP

μC/OS-II嵌入式操作系统移植和实时性测量 2005011266 林银城 2005011272 戴挺 2005011280 成鹏 2005011357 宁宇 2005080028 金京日 实验目的 通过向Sitsang实验板移植μC/OS-II操作系统，学习它的结构和移植方法，体会操作系统移植与目标机体系结构和编译器的关系； 学习操作系统中的中断概念，分析μC/OS-II的中断处理过程，通过分析和测量μC/OS-II的中断处理时间，理解操作系统的实时性； 学习ARM指令集和汇编语言程序设计，理解ARM处理器的异常处理模式； 学习使用AXD和ARMulator仿真、调试系统程序； 培养查阅硬件手册、调试底层软件的能力。 实验内容 μC/OS-II嵌入式操作系统移植 μC/OS-II正常运行，需要处理器满足以下条件： 处理器的C编译器能产生可重入代码； 用C语言就可以打开和关闭中断； 处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10至100Hz之间）； 处理器支持能够容纳一定量数据（可能是几千字节）的硬件堆栈； 处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。 Sitsang和ADS1.2开发环境均满足上面的要求，因此μC/OS-II可以正常运行。 需要修改的与处理器相关的三个文件说明： 我们选择移植较新的uC/OS-II v2.80版，但移植步骤与v2.52版无别。 OS_CPU.H 在该头文件中定义了操作系统需要的数据类型和在内存中占用的位数、堆栈的增长方向以及开关中断的方法。 针对ARM编译器说明，定义了如下的数据类型和位数描述： typedef unsigned char BOOLEAN; typedef unsigned char INT8U; typedef signed char INT8S; typedef unsigned short INT16U; typedef signed short INT16S; typedef unsigned int INT32U; typedef signed int INT32S; typedef float FP32; typedef double FP64; 对于ARM处理器，每一个堆栈的表项都是32位，因此需要将OS_STK定义如下： typedef unsigned int OS_STK；且堆栈的增长方向是高地址向低地址增长，因此定义 #define OS_STK_GROWTH 1 而ARM处理器上的状态寄存器（CPSR和SPSR）也都是32位，因此 typedef unsigned int OS_CPU_SR; 我们选择OS_CRITICAL_METHOD #3作为进出临界区的实现方法，即进入时保存CPSR、退出时恢复CPSR。 OS_CPU_A.S 任务的切换以及中断的开关和处理等操作与CPU密切相关，宜采用汇编语言实现。为清楚起见，我们将这些汇编代码集中于OS_CPU.S，而不是以内联汇编的形式穿插在C文件中。 在此文件中，我们除实现了uC/OS-II所必需的任务切换相关函数（其中OSStartHighRdy()用于操作系统启动时运行最高优先级任务，OSCtxSw()和OSIntCtxSw()负责之后的任务切换）外，还实现了CPU状态寄存器的保存和恢复（即临界区的进出）、中断的开关（IRQ/FIQ的启用和禁用）以及全部的中断处理函数（包括IRQ和FIQ的处理函数）。 在每个（汇编）中断处理函数中，我们最终都会转到一个C语言的中断处理函数OS_CPU_ExceptHndlr()，用于进行一些额外操作。对于IRQ和FIQ，我们在此函数中实现中断次数的统计等。 OS_CPU_C.C 此文件中事实上只有一个函数有实际价值，即OSTaskStkInit()，它用于创建任务时初始化新任务的栈，包括设置任务的入口点、各寄存器的初值以及任务的CPSR（即以何种CPU模式运行该任务）。 为方便调试，我们没有将R1至R14初始化为零，而是将它们设为有意义的值，毕竟它们的初值可以任意设定；事实证明这样做确实帮助我们在调试中排查出了问题所在。 uC/OS-II假设所有任务运行于SVC模式下，因此我们将新任务的CPSR初始化为0后5位代表SVC模式）。 添加Sitsang版引导程序和输入输出驱动： uC/OS-II考虑到可移植性，并没有提供与平台密切相关的机器引导代码。在商业uc/OS-II版本中，该代码被包含在BSP（Board Support Package）中，同时被包含的还有机器的输入输出驱动程序。我们利用了Sitsang版验证性实验中BlinkLED这个测试样例的引导程序和Sitsang版相关驱动。 引