公交COSII在凌阳单片机SPCE061A上

μC/OS-II在凌阳单片机SPCE061A上的移植 - 软件编程/OS - 电子工程

众所周知，μC/OS-II是一个多任务操作系统。既然是多任务，就需要解决任务切换的问题。任务切换是在进行系统移植过程需要解决的最主要的问题。由于任务切换涉及到对芯片寄存器的操作，所以它主要用汇编语言写成，因此，对于不同的单片机，其任务切换的代码是不同的；但是只要理解其原理，就能举一反三，以不变应万变。下文将重点讲解任务切换的原理。多任务系统在运行时每个任务好像独立占用CPU一样，因此系统必须为每个任务开辟一块内存空间作为该任务的任务堆栈。该堆栈的作用是保存任务被切换前时CPU各寄存器的值以及系统堆栈的数据。根据以上讨论，可总结出在进行任务切换时需要完成的工作，主要步骤如下：

① 将当前任务CPU所有的寄存器压栈；

② 将CPU系统堆栈的数据全部拷贝到当前任务的任务堆栈中；

③ 得到下一个处于运行态优先级最高的任务的任务堆栈的指针；

④ 恢复下一个任务的CPU寄存器的值；

⑤ 恢复下一个任务的系统堆栈中的数据；

⑥ 通过中断返回指令或函数返回指令，间接修改PC寄存器的值来进行任务切换。

在为μCOS-II编写任务切换代码时需要注意的是：μCOS-II在每次发生中断后都会产生任务调度，但在中断结束后进行的任务切换，不能调用普通任务切换函数，这是因为在中断过程中往往伴随将CPU的状态寄存器压栈操作。以凌阳单片机为例，在中断后，芯片将PC和SR寄存器的值压入堆栈，因此，在中断结束后进行的任务切换中必须对堆栈指针进行调整。

在系统移植过程中另一个较为重要的部分是系统时钟。μCOS-II要求系统能产生10~100Hz的时钟节拍。该时钟节拍由硬件定时器产生。仍以凌阳单片机为例，可选用时基信号TMB2产生128Hz中断，作为系统时钟节拍的产生源。系统时钟中断服务子程序用汇编语言写成，由于其主要功能在用C编写的子函数中实现，因此，编写该服务子程序的难度不大。

3 μC/OS-II BSP代码的编写

BSP（板级支持包）是介于底层硬件和操作系统之间的软件层，它对底层硬件进行封装，使得操作系统不再面对具体的硬件。我们以凌阳SPACE061A单片机为例介绍BSP代码的编写。

3.1 任务切换

凌阳SPACE061A单片机有R1~R5 五个通用寄存器，还有1个SR（CPU状态寄存器），再加上PC，总共有7个CPU内部寄存器在任务切换时需要保存。μCOS-II系统调用OSCtxSw( )来实现任务的切换，下面给出其部分代码：

_OSCtxSw:

PUSHALL // 将所有寄存器压栈

OSIntCtxSw_in:

// 求出系统堆栈的长度 ,并将其存入R2

R1=SP

R2=OSStkStart

R1+=1

R2=R2-R1

R1=[_OSTCBCμγ]// R1≤OSTCBStkPtr， R1 为任

//务堆栈的头指针

R1=[R1] // 首先将系统堆栈长度保存在任

//务堆栈中

[R1]=R2

R3=OSStkStart // 得到堆栈的起始地址

// 保存系统堆栈到任务堆栈

save_stack:

R3-=1

R1+=1

R4=[R3]

[R1]=R4

R2-=1

JNZ save_stack

CALL _OSTaskSwHook

R1=[_OSTCBHighRdy]

[_OSTCBCur]=R1

R1=[_OSPrioHighRdy]

[_OSPrioCur]=R1

JMP OSCtxSw_in

3.2 μCOS-II系统时钟

以凌阳SPCE061A单片机的TMB2时基信号作为系统时钟，每经历一个时钟节拍的时间将产生一次中断，在中断服务子程序中会调用OSTickISR()函数，汇编代码如下：

_OSTickISR:

PUSHALL

R1=0x0001

test R1,[P_INT_Ctrl]

JZ OUT

R1=0x0001

[P_INT_Clear]=R1

CALL _OSIntEnter

CALL _OSTimeTick

CALL _OSIntExit

OUT:

R1=0x0001

[P_INT_Clear]=R1

POPALL

RETI

结 语

RTOS是当今嵌入式应用的热点。应用RTOS，可以提高产品的可靠性，降低研发周期。μCOS-II具有很好的实时性和很小的代码量，因此掌握 μCOS-II的移植方法是相当重要的。本文移植修改的源代码请参见本刊络补充版（）。

参考文献

1. 拉伯罗斯.邵贝贝 μCOS-Ⅱ-源码公开的实时嵌入式操作系统 2001

2. 薛钧义.张彦斌 凌阳十六位单片机原理及应用 2003

作 者：华中科技大学 张利 桑伟 张立

来 源：单片机与嵌入式系统应用 2003（8）

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