原创 uC/OS II 移植笔记 [原创]

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• 增加汇编接口的支持。 XXX_handler       HANDLER XXX_Exception
  
• 初始化向量中断控制器。

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2. uC/OS II有哪些特点？   可裁剪，可以固化，实时的抢占式的多任务内核，它基本上用ANSI C编写的。包含一小部分的汇编代码。
   
3. 移植uC/OS II需要具备哪些知识？
   
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   • 对目标体系结构要有很深的了解；
     
   • 对OS原理要有较深的了解；
     
   • 对所使用的编译器要有较深入的了解；
     
   • 对需要移植的操作系统要有相当的了解；
     
   • 对具体使用的芯片也要有一定的了解。
   
   
4. 移植过程中要编写哪些文件？
   
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   2. OS_CPU.H
      
   3. OS_CPU_A.ASM
      
   4. OS_CPU_C.C
      
   5. INCLUDES.H
      
   6. OS_CFG.H
      
   7. 还要对startup.s irq.s target.c做相应的修改。
   
   
5. 移植uC/OS II 到 ARM7 为何使用SWI软件中断异常接口？
   
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   • 带T的ARM7处理器核具有两个指令集，用户任务还可以使用两种处理器模式：用户模式和系统模式，组合起来就有4种方式，各种方式对系统资源有不同的控制权。为了是底层接口函数与处理器状态无关，同时在任务调用相应的函数不需要知道函数位置，本移植使用软件中断指令SWI作为底层接口，使用不同功能号的区分不同的函数。用软件中断作为操作系统的底层接口就需要在C语言中使用SWI指令。
   
   
6. ADS中关键之__swi的具体用法?
   
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   • __swi(0x02) void OS_ENTER_CRITICAL(void);     
     
   • 当执行这条指令是，相当于调用功能号为0x02的软件中断。之后的函数可以向一般的函数一样有参数，也有返回值。
   
   
7. 移植过程中为什么不用ADS中的__irq关键字？
   
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   • 虽然ADS可以使用__irq关键字声明一个函数是用来处理中断的，从而避免使用汇编代码，但是在uC/OS II中不能这样处理。这是因为使用C语言无法确保堆栈的结构，而RTOS必须使堆栈保持一定结构。
   
   
8. 移植代码为何要增加ChangeToSYSMode()、ChangeToUSRMode()、TaskIsARM()、TaskIsThumb()这四个函数？它们如何使用？
   
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   • 处理器模式转换函数及用于改变任务建立时默认的指令集。在相应任务建立后但还没有运行时调用。

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• irq.s 里面我本来看的云里雾里的，后来发现，其实就是一个带参数的宏汇编。也就明白了整个中断的过程。周立功的移植过程中，把IRQ中断，时钟中断放在初始化第一个任务的时候，调用targetinit()的时候初始化的。而之前出现的问题：任务切换之后 ，无法切换回来一直在运行空闲进程其实就是由于刚开始没有初始化这两个中断引起的。现在明白了。
  
• 关于__swi关键字，我查了些资料。现在终于明白整个中断的过程。参见我保存的另外一篇关于移植软件中断 的文章。

函数原型：
__value_in_regs struct __initial_stackheap __user_initial_stackheap(unsigned R0, unsigned SP, unsigned R2, unsigned SL);

函数 __user_initial_stackheap 所返回的参数：
r0：heap基地址；
r1：堆栈基地址；
r2：heap长度限制值(需要的话)；
r3：堆栈长度限制值。

如果不在这个函数中设置R1，那么在 Reset init 中的 SP 会被继承下来。

通常有两种情况需要这个函数，当你使用 Scatter loading 时：
1.如果你的 Heap 和 Stack 不在同一块存储器区域中；
2.的 Heap 基址比 Stack 基址大。
此时需要用这个函数来指明，否则Link时或程序运行会出错。

下面是对示例函数__user_initial_stackheap() 进行移植的一个例子：
__value_in_regs struct __initial_stackheap __user_initial_stackheap(
unsigned R0, unsigned SP, unsigned R2, unsigned SL)
{
struct __initial_stackheap config;
config.heap_base = (unsigned int) 0x11110000;
// config.stack_base = SP; // optional
return config;
}

因为__user_initial_stackheap() 函数的全部执行效果就是返回一些数值，所
以只要符合接口的调用标准，直接用汇编来实现看起来更加直观一些：
EXPORT __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap
LDR r0，0x11110000
MOV pc,lr
如果不对这个函数进行移植，编译过程中将使用缺省的设置，这个设置适用
于ARM 公司的Integrator 系列平台。

（注意：ARM 的编译/连接工具链也提供了绕过库函数来设置运行时存储器模型
的方法，请参阅ARM 公司其他的相关文档。）

不过还是有个不明白，就是，之上的STMFD   SP, {R3,LR}^ 指令，为什么不能回写呢？

    四、郁闷，从下午写了段代码，实现定时控制LED闪烁。采用中断的方式。一直调到晚上现在，都没有办法调试出来。最后没辙了，把书上的例子一个一个的敲进去执行，反复对比。最终发现了问题的关键所在：1、移植的时候，也就是板刚开始初始化都是禁止中断的。这才导致一直都没有中断产生。2、定时器的分频值，我设置的太大了，T0PR = 99, T0MR0 = 1105920, 这样其实在我改过了第一个错误之后，是程序是没有问题的，只是现在是要间隔99秒才会闪烁一次。也就是说，闪烁的频率太低了，以至于我认为它没有闪烁，程序没有正确执行。把分频值调成0就可以了。 小小的一个细节，没有搞好，弄我的整个进度都延迟了好久，本来这个下午就要完成的，现在弄了一整天。效率太低了。其实这些细节的东西，才真正反映你掌握的情况，这个只能说明，我还是没学透。对整个过程还不是很清晰。好了，不说了，抱怨无用，现在休息，明天继续，明天开始要移植uC/OS II .

To Be Continue.........

我觉得这样就可以了：

3，任务堆栈结构与中断、任务切换堆栈结构的区别与联系。各个模式的堆栈？

4，程序编译通过了，但是调试的时候，执行到osinit（）这个函数的时候，一直会跑飞。不知道是什么原因。都搞了一个晚上了。一点进展都没有。郁闷啊。。。看来只能明天继续了。

To Be Continue....

3.11    又下雨了，真的不喜欢下雨天。

早上调试了一下，发现我这程序发生预取异常，所以来是会重启，可能是昨天在编写代码的时候，由于对堆栈的不熟悉而埋下的祸根。

晚上很兴奋，因为有了很大的进展。果然如我早上所想的那样，在软中断的时候，入栈出栈除了问题，导致，早上程序一运行到

OS_ENTER_CRITICAL()的时候，就出问题，晚上回来查了下，发现问题：

早上的问题是在入栈的时候，我使用：STMFD SP!,{R0-R12,PC} 

这里面犯了两个错误：其一，应该把LR寄存器入栈，而我却把PC入栈。后面在获取中断号的时候，是针对LR寄存器惊醒操作的。其二，入栈之后的偏移量没注意，也就是说，如果我用原来的语句，就不能用LDR R0,[LR,#-4] 来获得中断号，这个还要进行相应的调整才行。

修改之后，在OS_TASK_IDLE_HOOK()函数里面添加了LED灯闪烁的语句，结果，LED等一直亮。调试通过。因为现在还没创建其他的任务，整个系统都在运行空闲任务。

接着，我又加了一个任务。发现有出现预取异常。我估计可能在OSCtxSw()函数里面还有想之前堆栈的问题。因为这里面涉及到任务的调度切换操作。不过现在很迟了，明天再调试咯。嘿嘿，回宿舍。

To be continue......

3.12

今天又出现了数据终止异常，郁闷，都不知道要怎么调试才好。调试能力有待于提高啊！

To be continue......

3.13

今天看看会不会有什么进展。

重新翻阅了jean J labrosse的书关于移植的那一章，上面说OSCtxSw（）函数即任务级的切换是通过软件中断来实现，看来我之前那样移植还是有点问题。重新修改下。

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• 前半段为什么这么做，是因为任务切换的时候其实是调用了软件中断，软件中断事先会把R0-R3,LR，CPSR都保存起来。但是是保存在管理模式下SVC，但我们想要的操作是把它保存在任务堆栈里面，也就是要在系统模式SYS下保存，这两个模式涉及到的堆栈是不一样的，所以才会做之上那么麻烦的操作，而不是一个语句STMFD SP!,{R0-R12,LR,PC}就可以搞定的，而我之前就是这么干的。所以，要搞清楚当前模式堆栈与当前任务堆栈的区别和联系。
  
  
• 移植的官方教程上面说，任务级的调度要用软件中断来显示，而我一直没有用软件中断，想直接用一个宏来实现，这也是造成我一直都么有办法调试成功的原因之一。
  
  
• 系统复位或软件中断的时候，处理器是出于管理模式的。而要切换到系统模式之前，一定要使处理器处于某种异常模式，如管理模式。这点修订了，我上面说的 ，任务调度虽然没有用软中断实现，但是最初也是可以实现的。
  
  
• 还有，对其中的两次堆栈指针的调整，要明白其中的原理：第一个ADD     SP, SP, #8，这个指令是因为软中断跳转到相应的处理函数之后不会返回，要用这个办法，把已经过期的寄存器值忽略。第二个：ADD     SP, SP, #68，这个指令是因为在管理模式下高优先级就绪的任务的任务堆栈弹出来之后，用户模式或系统模式下的SP值也要做相应的调整。因为内容过期了。之所以这么做是因为两个模式下的SP、lR寄存器是不一样的。
  
• 经过今天的调试，发现，这其中还涉及到很多问题。任何一个细小的问题，没有处理好，系统就没有办法正常运行。真叫人头大啊。

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• 深入理解ARM汇编、并熟练使用。
  
  
• 进一步了解ADS1.2这个开发环境的使用
  
  
• 对ARM整个体系结构有了深入的理解。
  
  
• 对操作系统原理有了更深入的理解。尤其是任务的切换里面的cpu上下文的保护。
  
  
• 对uC/OS II 更加熟悉。