uCOS51移植心得Word文档格式.docx
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本来我想直接把OS代码嵌到应用程序中，但后来发现没有一个可以直接使用。
有的无法用KEIL直接编译，有的需要修改DLL在软件仿真下使用。
而我需要的是能在串口输入输出，不需要修改任何无关软件，能在软件仿真和硬件上运行的实时多任务操作系统。
没有办法，我只好硬着头皮去改编。
我分析了自己的劣势：
1。
KEIL刚开始使用，不太熟悉；
2。
混合编程以前从没有作过；
3。
时间紧迫，要在1个月内搞定。
而我的优势就是有5个移植实例可供参考，可以上网查资料。
一开始，我用“堆栈”、“混合编程”、“汇编”、“ucos”等关键字在C51BBS和老古论坛上检索相关信息并逐条阅读，读过之后，头脑中的思路逐渐清晰了。
我了解到在KEIL的HLP目录下有A51.PDF和C51.PDF非常全面的介绍了汇编和C51，是KEIL的权威用户手册；
SP初始化、内存清0等操作在STARTUP.A51文件中实现，用户可以改写它；
KEIL的变量，子程序等的分配信息可以在.M51文件里查到；
KEIL自己的论坛里有很多疑难问题的解答……通过阅读并经过思考，解决了堆栈起点、堆栈空间大小的设定等关键问题。
论坛里的问题有些是我没有想到的，这使我发现了自己的疏漏。
在网上获得大量信息后，我开始阅读《uCOSII》中文版，一共读了3遍。
第一遍是浏览，了解到uCOSII包括任务调度、时间管理、内存管理、资源管理（信号量、邮箱、消息队列）四大部分，没有文件系统、网络接口、输入输出界面。
它的移植只与4个文件相关：
汇编文件（OS_CPU_A.ASM）、处理器相关C文件（OS_CPU.H、OS_CPU_C.C）和配置文件（OS_CFG.H）。
有64个优先级，系统占用8个，用户可创建56个任务，不支持时间片轮转。
第二遍主要是把整个工作过程在头脑里过了一下，不懂地方有针对性的查书，重点是思考工作原理和流程。
我发现其实它的思路挺简单的。
就是“近似地每时每刻总是让优先级最高的任务处于运行状态”。
为了保证这一点，它在调用系统API函数、中断结束、定时中断结束时总是执行调度算法。
原作者通过事先计算好数据，简化了运算量，通过精心设计就绪表结构，使得延时可预知。
任务的切换是通过模拟一次中断实现的。
第三遍重点看了移植部分的内容。
对照实例，研究了代码的具体实现方法。
前期准备用了20几天，真正编写代码只用了1.5天，调试用了2天。
具体过程如下：
（1）拷贝书后附赠光盘sourcecode目录下的内容到C:
\YY下，删除不必要的文件和EX1L.C，只剩下p187（《uCOSII》）上列出的文件。
（2）改写最简单的OS_CPU.H
数据类型的设定见C51.PDF第176页。
注意BOOLEAN要定义成unsignedchar类型，因为bit类型为C51特有，不能用在结构体里。
EA=0关中断；
EA=1开中断。
这样定义即减少了程序行数，又避免了退出临界区后关中断造成的死机。
MCU-51堆栈从下往上增长（1=向下，0=向上），OS_STK_GROWTH定义为0
#defineOS_TASK_SW（）OSCtxSw（）因为MCU-51没有软中断指令，所以用程序调用代替。
两者的堆栈格式相同，RETI指令复位中断系统，RET则没有。
实践表明，对于MCU-51，用子程序调用入栈，用中断返回指令RETI出栈是没有问题的，反之中断入栈RET出栈则不行。
总之，对于入栈，子程序调用与中断调用效果是一样的，可以混用。
在没有中断发生的情况下复位中断系统也不会影响系统正常运行。
详见《uC/OS-II》第八章193页第12行
（3）改写OS_CPU_C.C
我设计的堆栈结构如下图所示：
*********************************************************************************
*
*----------
*|OSTCBCur|
*|
*|---------------------------------
*\---->
|OSTCBCur->
OSTCBStkPtr|SP---->
||
*---------------------------------
*|||
*|---------------------
*|||||.|
*|----------||.|
*|----------|----------
*||.|长度||+1
*||.||----------
*||.||OSStack---->
||0
*||||OSStkStart---->
|不关心|-1低地址
*\-------->
|长度|低地址系统堆栈
*用户堆栈长度=SP-OSStkStart
TCB结构体中OSTCBStkPtr总是指向用户堆栈最低地址，该地址空间内存放用户堆栈长度，其上空间存放系统堆栈映像，即：
用户堆栈空间大小=系统堆栈空间大小+1。
SP总是先加1再存数据，因此，SP初始时指向系统堆栈起始地址（OSStack）减1处（OSStkStart）。
很明显系统堆栈存储空间大小=SP-OSStkStart。
任务切换时，先保存当前任务堆栈内容。
方法是：
用SP-OSStkStart得出保存字节数，将其写入用户堆栈最低地址内，以用户堆栈最低地址为起址，以OSStkStart为系统堆栈起址，由系统栈向用户栈拷贝数据，循环SP-OSStkStart次，每次拷贝前先将各自栈指针增1。
其次，恢复最高优先级任务系统堆栈。
获得最高优先级任务用户堆栈最低地址，从中取出“长度”，以最高优先级任务用户堆栈最低地址为起址，以OSStkStart为系统堆栈起址，由用户栈向系统栈拷贝数据，循环“长度”数值指示的次数，每次拷贝前先将各自栈指针增1。
用户堆栈初始化时从下向上依次保存：
用户堆栈长度（15），PCL，PCH，PSW，ACC，B，DPL，DPH，R0，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7。
不保存SP，任务切换时根据用户堆栈长度计算得出。
OSTaskStkInit函数总是返回用户栈最低地址。
操作系统tick时钟我使用了51单片机的T0定时器，它的初始化代码用C写在了本文件中。
最后还有几点必须注意的事项。
本来原则上我们不用修改与处理器无关的代码，但是由于KEIL编译器的特殊性，这些代码仍要多处改动。
因为KEIL缺省情况下编译的代码不可重入，而多任务系统要求并发操作导致重入，所以要在每个C函数及其声明后标注reentrant关键字。
另外，“pdata”、“data”在uCOS中用做一些函数的形参，但它同时又是KEIL的关键字，会导致编译错误，我通过把“pdata”改成“ppdata”，“data”改成“ddata”解决了此问题。
OSTCBCur、OSTCBHighRdy、OSRunning、OSPrioCur、OSPrioHighRdy这几个变量在汇编程序中用到了，为了使用Ri访问而不用DPTR，应该用KEIL扩展关键字IDATA将它们定义在内部RAM中。
（4）重写OS_CPU_A.ASM
A51宏汇编的大致结构如下：
NAME模块名;
与文件名无关
;
定义重定位段必须按照C51格式定义，汇编遵守C51规范。
段名格式为：
?
PR?
函数名?
模块名
声明引用全局变量和外部子程序注意关键字为“EXTRN”没有‘E’
全局变量名直接引用
无参数/无寄存器参数函数FUNC
带寄存器参数函数_FUNC
重入函数_?
FUNC
分配堆栈空间
只关心大小，堆栈起点由keil决定，通过标号可以获得keil分配的SP起点。
切莫自己分配堆栈起点，只要用DS通知KEIL预留堆栈空间即可。
?
STACK段名与STARTUP.A51中的段名相同，这意味着KEIL在LINK时将把两个同名段拼在一起，我预留了40H个字节，STARTUP.A51预留了1个字节，LINK完成后堆栈段总长为41H。
查看yy.m51知KEIL将堆栈起点定在21H，长度41H，处于内部RAM中。
定义宏
宏名MACRO实体ENDM
子程序
OSStartHighRdy
OSCtxSw
OSIntCtxSw
OSTickISR
SerialISR
END;
声明汇编源文件结束
一般指针占3字节。
+0类型+1高8位数据+2低8位数据详见C51.PDF第178页
低位地址存高8位值，高位地址存低8位值。
例如0x1234，基址+0:
0x12基址+1:
0x34
（5）移植串口驱动程序
在此之前我写过基于中断的串口驱动程序，包括打印字节/字/长字/字符串，读串口，初始化串口/缓冲区。
把它改成重入函数即可直接使用。
系统提供的显示函数是并发的，它不是直接显示到串口，而是先输出到显存，用户不必担心IO慢速操作影响程序运行。
串口输入也采用了同样的技术，他使得用户在CPU忙于处理其他任务时照样可以盲打输入命令。
（6）编写测试程序Demo（YY.C）
Demo程序创建了3个任务A、B、C优先级分别为2、3、4，A每秒显示一次，B每3秒显示一次，C每6秒显示一次。
从显示结果看，显示3个A后显示1个B，显示6个A和2个B后显示1个C，结果显然正确。
显示结果如下：
AAAAAA111111isactive
BBBBBB333333isactive
AAAAAA11111
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