实时操作系统uC／OS一Ⅱ在ARM上的移植—软件仿真.docx

实时操作系统 uC ／OS 一Ⅱ在 ARM 上的移植—软件仿真 实时操作系统 uC ／ OS 一Ⅱ在 ARM 上的移植—软件仿 真 摘 要：介绍了实时操作系统 uC ／ OS — II 的特点 ，讨论了其在 LPC2106 上移植的可能性， 成功通过软件仿真地将 uC ／OS — II 移植到 LPC2106 上， 并通过例程验证了移植代码的正确性。 注：本文是引用期刊“实时操作系统的移植，作者：王晓鸣、王树新序实现了对系统移植的软件仿真。  uC ／OS — II 在 ARM 上 、张宏伟”结合了网上的程 0：引 言 目前嵌入式系统在家电、 移动电话、 PDA 等各种领域的应用 日益广泛，程序设计也越来越复杂，这就需要采用一个通用 的嵌入式操作系统来对其进行管理和控制。移植 了操作系 统 的嵌入式系统开发，可大大减 轻程序员的负担，操作系 统提供了多任务的管理功能， 只需专注于每个任务的管理。 对于不同的应用，可以按照相同的步骤完成系统设计。如果 更换硬件平台，则只需要对操作系统进行少量的移植工作， 与硬件无关的应用代码完全无需修改，同时，可增强代码的 可读性、可维护性和可扩展性。 uC ／ OS — II 是一个可裁减 的、源代码开放 的、结构小巧、可剥夺型的实时多任务内 核，它提供任务调度、 任务间的通信与同步、 任务管理、 时 间管理和内存管理 等基本功能。 将 uC ／ OS —II 移植到嵌入 式处理器上， 对于提高产品质量、 缩短开发周期和降低 成本等方面有着重 要的意 义。本 文主要介 绍 uC ／OS — II 在飞利浦的一款 AR M7TDMI 的嵌入式处理器 LPC2106 应 用。 嵌入式操作系统 uC ／OS —II ． 1uC ／OS — II 简介 uC ／OS — II 是一种性能优良源码公开且被广泛应用的免费 嵌入式操作系统，它结构小巧、具有基于优先级的抢占式实 时多任务内核，绝大部分代码是用 ANSI C 语言编写的，与 硬件相关部分用汇编语言编写，使之可供不同构架的微处理 器使用。只要有标准的 ANSI C 交叉编译器，有汇编器、链 接器等软件工具，就可以将 uC ／ OS —II 嵌入到开发的产品 中。 uC ／OS — II 是面向中小型嵌入式系统，具有执行效率高、 占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，包含全部 功能模块的内核大约为 10kB 。如果经过裁减只保留核心代 码，则可压缩到 3kB 左右。严格地 说 uC ／ OS — II 只是一 个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度、任务管理、 时间管理、内存管理和任务间的通信和同步等基本功能，没 有提供输入输出管理、文件系统、网络等额外的服务。但由 于 uC ／OS — II 良好的可扩展性和源码开放，这些非必需的功能完全可以由用户自己根据需要分别实现。 1． 2 uC ／OS — II 的工作原理 uC ／OS — II 的工作流程如图 1 所示：首先进行操作系统初 始化，主要完成任务控制块 (TCB) 初始化；然后就可以开始 创建新任务、初始化任务堆栈区；最后调用 OSSTART() 函数， 启动多任务调度 。在多任务调度开始后，启动时钟节拍源开始计时。此节拍源为系统提供周期性的时钟中断信号、实现延时和超时确认。当时钟中断来临时，系统把当前正在 执行的任务挂起，保护现场，进行中断处理，判断有无任务延时到期。若有，则使该任务进入就绪态，并对所有进入就绪态的任务的优先级进行比较，通过任务切换去执行最高优先级的任务。若没有别的任务进入就绪态，则恢复现场继续执行原任务 。另一种调度方式是任务级的调度，即通过发软中断命令或依靠处理器在任务执行中调度。如任务要等待信号量或一个正在执行的任务被挂起时，就需要在此任务中调度，找出目前处于就绪态的优先级最高的任务去执行。当没有任何任务进入就绪态时，就去执行空任务。 1.3 UC/OS 的移植要求 UC/OS 的正常运行需要处理器平台满足以下要求： 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。 c) 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它 CPU 寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。 我们的 KEIL 和 ADS 均支持 UC/OS 的要求。因此可以在 LPC2000 系列上移值。 2 基于 LPC1602 的软件仿真电路 LPC1602 是 PHILIPS 公司推出的一款功能强大、超低功耗且具有 ARM7TDMI 内核的 32 位微控制器。 它具有丰富的片上资源，完全可以满足一般的工业控制需要，同时还可