北航ARM9嵌入式系统实验 实验三uCOSII实验Word文档格式.docx

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四、实验设备及工具

1）2410s教学实验箱

2）ARMADS1.2集成开发环境

3）用于ARM920T的JTAG仿真器

4）串口连接线

五、实验原理及说明

所谓移植，指的是一个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运行。

虽然uCOS-II的大部分源代码是用C语言写成的，仍需要用C语言和汇编语言完成一些与处理器相关的代码。

比如：

uCOS-II在读写处理器、寄存器时只能通过汇编语言来实现。

因为uCOS-II在设计的时候就已经充分考虑了可移植性，所以，uCOS-II的移植还是比较容易的。

要使uCOS-II可以正常工作，处理器必须满足以下要求：

（1）处理器的C编译器能产生可重入代码

可重入的代码指的是一段代码（如一个函数）可以被多个任务同时调用，而不必担心会破坏数据。

也就是说，可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用，影响函数中的数据。

（2）在程序中可以打开或者关闭中断

在uCOS-II中，可以通过OS_ENTER_CRITICAL（）或者OS_EXIT_CRITICAL（）宏来控制系统关闭或者打开中断。

这需要处理器的支持,在ARM920T的处理器上，可以设置相应的寄存器来关闭或者打开系统的所有中断。

（3）处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10Hz∼1000Hz之间）

uCOS-II是通过处理器产生的定时器的中断来实现多任务之间的调度的。

在ARM920T的处理器上可以产生定时器中断。

（4）处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈。

（5）处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器存储和读出到堆栈（或者内存）的指令。

uCOS-II进行任务调度的时候，会把当前任务的CPU寄存器存放到此任务的堆栈中，然后，再从另一个任务的堆栈中恢复原来的工作寄存器，继续运行另一个任务。

所以，寄存器的入栈和出栈是uCOS-II多任务调度的基础。

下图说明了uC/OS的结构以及它与硬件的关系

uCOS-II硬件和软件体系结构

2）uCOS-II在S3C2410X上的移植

（1）设置os_cpu.h中与处理器和编译器相关的代码

包括与编译相关的数据类型，用于实现开关中断的OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL两个函数，制定堆栈生长方式的OS_STX_GROWTH.

（2）用C语言编写6个操作系统相关的函数（OS_CPU_C.C）

OSTaskSTKInit堆栈结构初始化函数、OSTaskCreateHook该函数允许用户或使用移植实例的用户扩展uCOS-II功能、OSTaskDelHook任务删除时调用、OSTaskSWHook任务切换时调用、OSTaskStatHook统计功能扩展，OSTimeTickHook时钟节拍时会被调用。

（3）用汇编语言编写4个与处理器相关的函数（OS_CPU.ASM）

OSStartHighRdy运行优先级最高的就绪任务、OS_TASK_SW任务级的任务切换函数、OSIntCtxSw中断级的任务切换函数、OSTickISR时钟节拍中断。

（4）时钟节拍中断功能实现

多任务操作系统的任务调度是基于时钟节拍中断的，uCOS-II也需要处理器提供一个定时器中断来产生节拍，借以实现时间的延时和期满功能。

但在本系统移植uCOS-II时，时钟节拍中断的服务函数并非uCOS-II文献中提到的OSTickISR（），而直接是C语言编写的OSTimeTick（）。

本系统uCOS-II移植时占用的时钟资源是TIMER1。

在平台初始化函数ARMTargetInit（）中，调用uHALr_InitTimers（）函数初始化TIMER4相关寄存器；

调用uHALr_InstallSystemTimer（void）开始系统时钟，其中通过语句SetISR_Interrupt（IRQ_TIMER4,TimerTickHandle,NULL）将TimerTickHandle函数设置为TIMER4的中断服务函数。

这些函数在文件UHAL.C以及ISR.C中。

程序中必须在开始多任务调度之后再允许时钟节拍中断，即在OSStart（）调用过后，uCOS-II运行的第一个任务中启动节拍中断。

如果在调用OSStart（）启动多任务调度之前就启动时钟节拍中断，uCOS-II运行状态可能不确定而导致崩溃。

本系统是在系统任务SYS_Task中调用uHALr_InstallSystemTimer（）函数设置TIMER4的IRQ中断的，从而启动时钟节拍。

SYS_Task（）在文件OSAddTask.C中定义，用户不必创建。

（5）硬件初始化和配置文件

STARTUP目录下的文件还包括中断处理，时钟，串口通信等基本功能函数。

在文件main.c中给出了应用程序的基本框架，包括初始化和多任务的创建，启动等。

任务创建方法如下：

A、在程序开头定义任务堆栈，任务函数声明和任务优先级：

OS_STKTaskName_Stack[STACKSIZE]={0,};

//任务堆栈

voidTaskName（void*Id）;

//任务函数

#defineTaskName_PrioN//任务优先级

B、在main（）函数中调用OSStart（）函数之前用下列语句创建任务：

OSTaskCreate（TaskName,（void*）0,（OS_STK*）&

TaskName_Stack[STACKSIZE-1],TaskName_Prio）;

OSTaskCreate（）函数的原型是：

INT8UOSTaskCreate（void（*task）（void*pd）,void*p_arg,OS_STK*ptos,INT8Uprio）;

需要将任务函数TaskName，任务堆栈TaskName_Stack，任务优先级TaskName_Prio三个参数传给OSTaskCreate（）函数。

根据任务函数的内容决定堆栈大小，宏STACKSIZE定义为4KB，可以在此基数上乘倍。

任务优先级越高，TaskName_Prio值越小；

uCOS-II可以管理64个任务，由OSInit（）创建的空闲任务的优先级最低为63；

uCOS-II保留4个最高和4个最低优先级，用户任务可以使用其余56个优先级值。

C、编写任务函数内容：

voidTaskName（void*Id）

{

//添入任务初始化语句

for（;

;

）

{//添入任务循环内容

OSTimeDly（SusPendTime）;

//挂起一定时间，以使其他任务可以占用CPU

}

}

uCOS-II至少要有一个任务，这里已经创建一个系统任务SYS_Task，启动系统时钟和多任务切换。

为了验证uCOS-II多任务切换的进行，再编写两个简单的任务，分别在超级终端上输出。

（6）以上任务完成后便可以编译并移植uCOS-II

六、实验步骤

1）以实验十为模板，将实验六inc目录下的LCD320.H和src目录下的LCD640.C拷到模板下的相应目录，将LCD640.C加入工程中。

2）包含以下头文件#include“inc/lcd320.h”。

3）改LCD640.C文件中包含头文件的路径。

#include"

../inc/drv/reg2410.h"

4）声明引用的变量externU32LCDBufferII2[LCDHEIGHT][LCDWIDTH];

七、主程序

#include"

../ucos-ii/includes.h"

/*uC/OSinterface*/

#include"

../ucos-ii/add/osaddition.h"

../inc/drivers.h"

../inc/sys/lib.h"

../src/gui/gui.h"

#include<

string.h>

stdio.h>

..//inc/lcd320.h"

//#pragmaimport（__use_no_semihosting_swi）//ensurenofunctionsthatusesemihosting

OS_EVENT*MboxSem;

///******************任务定义***************///

/*OS_STKSYS_Task_Stack[STACKSIZE]={0,};

//systemtask刷新任务堆栈

#defineSYS_Task_Prio1

voidSYS_Task（void*Id）;

*/

OS_STKtask1_Stack[STACKSIZE]={0,};

//Main_Test_Task堆栈

voidTask1（void*Id）;

//Main_Test_Task

#defineTask1_Prio12

OS_STKtask2_Stack[STACKSIZE]={0,};

//test_Test_Task堆栈

voidTask2（void*Id）;

//test_Test_Task

#defineTask2_Prio15

OS_STKtask3_Stack[STACKSIZE]={0,};

voidTask3（void*Id）;

#defineTask3_Prio17

OS_STKtask4_Stack[STACKSIZE]={0,};

voidTask4（void*Id）;

#defineTask4_Prio11

/**************已经定义的OS任务*************

#defineTouch_Screen_Task_Prio9

#defineMain_Task_Prio12

#defineKey_Scan_Task_Prio58

#defineLcd_Fresh_prio59

#defineLed_Flash_Prio60

***************************************/////////

#definerUTRSTAT0（*（volatileunsigned*）0x50000010）

#defineRdURXH0（）（*（volatileunsignedchar*）0x50000024）

#defineWrUTXH0（ch）（*（volatileunsignedchar*）0x50000020）=（unsignedchar）（ch）

#d