原创 菜鸟学uC/OS_II(12)

菜鸟学uC/OS_II(12)<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

By <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />Norman

2008-7-28

环境搭建：

今天将上册基本跑完了，一定程度地熟悉了ARM7基本体系结构，为下册的学习（主要是uC/OS_II的移植）作准备，将整个结构看了看，首先还是要搭建环境。其他的没有什么，就是需要修改LPC2148的模板文件。好在找到了ZLG的LPC2141模板，将分散加载文件修改了就好了。找一个LPC2148的手册，查查它的内存映射，修改分散文件中的堆栈地址到对应CPU的RAM最高端地址就可以搞定了。其中IRAM地址——片内RAM调试代码空间结束地址没有修改，因为我认为既然2141调试都没有问题，那么，2148的代码也不会多到哪里去吧。如果出现问题，再来修改。如果使用LPC2131或者LPC2000的模板，除了堆栈大小，还需要修改系统晶振设置和分散加载文件等，多一些步骤，不过都是相似的。

修改完了，能不能用？跑一个小程序，点点LED就可以了。

程序当然能够跑！

其实，这些设置不过是让CPU物尽其用而已，如果你将RAM顶端地址修改为0x40000100，程序还是能够跑，因为程序代码只占用了那么点空间，如果代码多起来了，那可能就有点问题了。我将它修改为0x40000010程序就跑不动了。而代码调试结束空间地址也可以适当加大，这里我设的是0x40002000。

这一块还是比较生疏，不过现在的目的是拉通一遍去移植uC/OS，那个时候才必须熟悉系统存储器结构等，所以，现在还不忙去深入。

突然发现个问题，就是我修改的是我ADS程序中的模板，需要注意如果以后直接运行例程，出现问题要找这里的问题——分散文件的加载。另外，还有uC/OS_II的模板也没有改，需要注意。

USB好像没有做驱动，所以XP一直提示找不到硬件——

使用LPC2148GPIO的注意事项：

1）如何让引脚输出并行的0和1

要让引脚输出并行的数据，通过IOSET和IOCLR是不行的，因为存在延时，那么就可以通过IOPIN寄存器来写。慢速和快速GPIO口实现方式有所不同。

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

2）如果要体现快速GPIO口的优势，需要使用汇编语言编写相应的代码，并且在ARM模式下，使用MAM配置，在Flash中运行，才有比较好的效果。

对于其他特点，对移植uC/OS并没有帮助，所以跳过，直接进入主题。

ARM7会跑了，但是对于移植还是不够的。需要进一步深入熟悉其汇编编程和系统管理等。接下来主要的任务就是不遗余力地去搞定……

首先还是跑程序，毕竟先跑起来才知道例程是否可用，然后去研读代码应该就可以事半功倍了。程序写好了，环境搭建也很简单。由于程序是LPC2131的模板，而我还没有研究过模板之间的区别（只知道加载文件如何改），但是其他系统方面的不知道。所以还是换回LPC2131的跑。

真不好意思啊^_^  ……

程序跑起来了，接下来的工作就是潜心研究代码……

闭关中……………………………………

花了一天时间去了解了ARM的指令结构，现在开始研读代码。

计划是先弄清楚代码的组织结构，然后逐个注释，再形成系统认识，最后进行模仿修改。

1、代码组织结构

我截了一个能够运行的工程模板的图。从途中可以看出，我们要移植所需要的处理器相关文件ARM，操作系统相关文件SOURCE，功能文件Arm_Pc（不是必须）和工程文件Beep是平级的——FlashOutput文件是为了方便我放在这里的Hex输出文件夹——这样的组织结构比较清晰。当然，如果你在你的配置文件config.h和INCLUDES.h文件中的路径设置不同，结构也当然不同。

然后来看文件夹中这些文件的组织方式：

既然是针对工程应用的，那么先从从Beep文件夹开始——

很明显，这里面有这样几种文件：

l         ARM的启动代码：target.c、targe.h、Startup.s、LPC2294及IRQ.s

l         操作系统配置文件：INCLUDES.H、OS_CFG.H

l         工程应用文件及配置：main.c、config.h

l         编译器分散加载文件：mem_a、mem_c

既然是针对工程的，我们先看main.c：

#include "config.h"

#include "stdlib.h"

——这是main.c中包含的头文件，很明显，应用文件通过config.h来配置其所需要的资源；stdlib.h只是一个库文件（也可以放在config.h中吧）。

顺藤摸瓜，看看config.h中有些什么东西：

#include "Includes.h"

——操作系统资源

#include    "..\..\Arm_Pc\pc.h"

——功能性部件

#include    "target.h"

#include    "LPC2294.h"

——ARM目标文件

#include    <stdio.h>

#include    <ctype.h>

#include    <stdlib.h>

#include    <setjmp.h>

#include    <rt_misc.h>

——工程应用需要的一些库文件

这里主要配置了操作系统和处理器目标启动相关资源

再往下看：

首先是INCLUDES.H文件——

#include    "..\..\arm\os_cpu.h"

#include    "os_cfg.h"

#include    "..\..\source\ucos_ii.h"

<?xml:namespace prefix = w ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:word" />——都是操作系统相关的文件

不过这里放了一个#include    <string.h>让人费解，干嘛放在这里？放config.h中不行么？改一下！

编译给出警告：原来在OSTask.c中用到了string.h中的sizeof，所以这里需要这个库文件。

然后看target.h——

咦，没什么内容？

那我们就来看看ADS工程的组织文件（如右图）：

在target文件夹中有target.c、IRQ.s和Startup.s三个文件，这三个文件针对的是目标处理器；其中IRQ.s包含了文件IRQ.inc，此文件定义IRQ汇编接口代码宏；既然是针对CPU的，就放在ARM文件夹中。

这样，所有相关文件就组织起来了。

这里注意，由于周工给的工程模板组织形式，将INCLUDES.H和OS_CFG.H放在了工程文件中，起先我个人认为这样不是很清晰（虽然简化了路径），可以将其单独放在一个操作系统配置文件夹中。但是，我这样做了一次实验之后，发现更不方便，因为很多操作系统文件用到了INCLUDES.H的，路径都在工程当前路径下，要是一个个来改，很累；不过将其做成模板之后还是可以用的。

现在来一个个注释代码——

不得不再次回到启动代码：

基于ARM的芯片多数为复杂的片上系统，这种复杂系统里的多数硬件模块都是可配置的，需要由软件来设置其需要的工作状态。因此在用户的应用程序之前，需要由专门的一段代码来完成对系统的初始化。由于这类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，一般都是用汇编语言。

通用的内容包括：

l         中断向量表

l         初始化存储器系统

l         初始化堆栈

l         初始化有特殊要求的断口，设备

l         初始化用户程序执行环境

l         改变处理器模式

l         呼叫主应用程序

这几天被汇编搞昏了头，不得不仔细去看看ARM7指令系统，并研究LPC2000的User Manual等，这些手册说的比较清晰，有问题也好找出来——

再次闭关中………………………………

知识点1：做移植规划的时候，模式选择要求不能使用异常模式，因此，默认模式使用用户模式，而可选模式为系统模式。

知识点2：用户模式不能使用MSR和MRS，但是系统模式可以使用；其他地方两个模式是相似的。

知识点3：存储器映射再理解：

这里借用一位网友的博文。我在看LPC2000手册的时候，有一段关于存储器映射的解释，当时已经大略懂了。看了这篇博文之后，不但印证了我的理解，而且其他有些地方也豁然开朗……

『存储器映射是指把芯片中或芯片外的FLASH，RAM，外设，BOOTBLOCK等进行统一编址。即用地址来表示对象。这个地址绝大多数是由厂家规定好的，用户只能用而不能改。用户只能在挂外部RAM或FLASH的情况下可进行自定义。

ARM7TDMI的存储器映射可以有0X00000000~0XFFFFFFFF的空间，即4G的映射空间，但所有器件加起来肯定是填不满的。一般来说，0X00000000依次开始存放FLASH——0X00000000，SRAM——0X40000000，BOOTBLOCK(重新映射之前)，外部存储器0X80000000，VPB（低速外设地址，如GPIO，UART）——0XE0000000，AHB（高速外设：向量中断控制器，外部存储器控制器）——从0XFFFFFFFF回头。他们都是从固定位置开始编址的，而占用空间又不大，如AHB只占2MB，所以从中间有很大部分是空白区域，用户若使用这些空白区域，或者定义野指针，就可能出现取指令中止或者取数据中止。

由于系统在上电复位时要从0X00000000 开始运行，而第一要运行的就是厂家固化在片子里的BOOTBLOCK，这是判断运行哪个存储器上的程序，检查用户代码是否有效，判断芯片是否加密，芯片是否IAP（在应用编程），芯片是否ISP（在系统编程），所以这个BOOTBLOCK要首先执行。而芯片中的BOOTBLOCK不能放在FLASH的头部，因为那要存放用户的异常向量表的，以便在运行、中断时跳到这来找入口，所以BOOTBLOCK只能放在FLSAH尾部才能好找到，呵呵。而ARM7的各芯片的FLASH大小又不一致，厂家为了BOOTBLOCK在芯片中的位置固定，就在编址的2G靠前编址的位置虚拟划分一个区域作为BOOTBLOCK区域，这就是重映射，这样访问<2G即<0X80000000的位置时，就可以访问到在FLASH尾部的BOOTBLOCK区了。

BOOTBLOCK运行完就是要运行用户自己写的启动代码了，而启动代码中最重要的就是异常向量表，这个表是放在FLASH的头部首先执行的，而异常向量表中要处理多方面的事情，包括复位、未定义指令、软中断、预取指中止、数据中止、IRQ（中断) ,FIQ (快速中断），而这个异常向量表是总表，还包括许多分散的异常向量表，比如在外部存储器，BOOTBLOCK，SRAM中固化的，不可能都由用户直接定义，所以还是需要重映射把那些异常向量表的地址映到总表中。』

知识点4：看了半天，总是找不到OSTickISR()在哪里处理的；偶然间看见程序初始化了一个Timer0，为什么要单单初始化Timer0呢？分析一下其调用过程，发现它是跟中断联系在一起的。而在Target.c中被初始化的Timer0又去调用了Timer0_Exception()函数，这个函数中，调用了系统的OSTimeTick()函数，这不就是OSTickISR()的处理过程么？也就是说，模板是利用Timer0作为时钟节拍中断源的。在IRQ.S中声明的中断函数句柄会通过IRO.INC中的宏得到处理。这里需要复习一下OSTimeTick()和OSTickISR()了。

知识点5：在TargetInit()函数中进行了时钟节拍使用的Timer0初始化，其他中断初始化也放在这里进行，也就是说，如果要使用中断，那么就要先在IRQ.S中声明中断句柄，然后在TargetInit()中的VICInit()中初始化向量，将程序与芯片的相关中断源挂接，使芯片在产生相应的中断后会调用相关的处理程序。例如，模板就没有初始化UART，可以做一做实验。

知识点6：在软中断中，软中断号是放在LR的0-23位的(ARM状态)，要取得中断号，只需要取得这几位的值就可以了。

知识点7：看了这么久代码，也一一进行了注释，但是还是在整体结构上有一些模糊，所以，花一点时间去整理函数调用关系，整理之后，发现整个代码规模并不是很大。就移植文件而言，也就是OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.S以及ARM启动相关的Startup.s、Target.c、IRQ.S和IRQ.INC了。

有些地方可能有些偏差，暂时还没有发现

下面是这两天研究代码的时候对一些文件作的注释，虽然有些地方不是很明白，不过还是有一定的参考价值，先写在这里，可温故知新。

<由于太多，放在“LPC2131FORuCOS模板文件注释.doc”文件中>

接下来做一个外部中断和信号量结合的实验，并记录经过——

实验内容：

创建了三个任务，TaskStart进行初始化，TaskSemSend发送信号量，TaskLed等待信号量并点亮相应的LED，也让BEEP进行一定动作；

第一阶段：

开始觉得这个实验很简单（其实本来就很简单，但是没有经验还是会走很多弯路），我就直接写下了大框架，结果好像没有什么反应。郁闷……

第二阶段：

这回我谨慎一些，先调通LED和BEEP，毕竟这些不是主要，要是在这些地方出了问题找不出来，就很冤了。

然后，我再写中断接口：

l         添加句柄声明——EXT0_Handler       HANDLER     EXT0_Exception，完成汇编接口

l         完成中断向量控制器的初始化——

    extern void IRQ_Handler(void);

    extern void Timer0_Handler(void);

    extern void EXT0_Handler(void);

    VICIntEnClr = 0xffffffff;

    VICDefVectAddr = (uint32)IRQ_Handler;

    VICVectAddr0 = (uint32)Timer0_Handler;

    VICVectCntl0 = (0x20 | 0x04);

    VICVectAddr1 = (uint32)EXT0_Handler;

    VICVectCntl1 = (0x20 | 14);

    VICIntEnable = (1 << 4) | (1 << 14);

       其实这里还有一步，就是在TargetInit中完成外部中断的初始化；参照模板的风格，我们增加一个函数：

void    EXT0Init(void)

{

EXTMODE = 0x01;   

EXTINT = 0x01;                  

}

将这个函数添加到TargetInit()函数中就可以了。

这样，基本就完成了我们中断的汇编接口了。

接下来就是编写主程序，这个好说，按照uCOS的风格编写。

接下来就是调试……

调试情况比我想象的艰难多了。问题总是处在中断处：

首先看信号量工作正常与否：屏蔽掉中断代码，单独写一个信号量发送任务，处理LED，工作正常。

然后单独写中断处理程序，利用中断发送信号量，发现不工作。

为了测试到底发生中断的时候调用EXT0_Exception与否，在EXT0_Exception中设置一个BEEP。发现确实是调用了，只不过在发送信号量的时候可能发生了一些意外的情况，难道是发送时发生了等待（我在中断的同时加上了循环发送任务，发现这个任务也没有效果了，说明整个程序都跑飞了或者死在什么地方了）？而且如果按久一点KEY1，也会发生跑飞。

最终发现一个地方，我用了低电平触发模式，但是没有等待电平恢复就清了中断，就是前面提到过的这个情况。

改成边沿触发，再试试——

第三阶段：

OK！

第四阶段：

为了进一步验证结果，再创建一个任务，单独来管理BEEP（利用外部中断），而原来这个任务和循环任务保留下来一直进行LED的操作。

我发现一直以来用的好好的这段程序不管用了！

           if(IO0SET & BEEP == 0)

                    IO0SET = BEEP;

           else   IO0CLR = BEEP;

这是为什么哩？

再喵一眼，天呐，我无语了，难道是上天再惩罚我？很久没有犯这种错误了：运算符优先级！

改了，这次当然是成功的了——

总结：在这个实验中，首先是验证了中断接口的安装方法，其次是验证了在这个接口下，uCOS的功能是能够正常发挥的。当然，这是个小规模的程序，不能验证到一些时序或者内存方面的问题，但也让我掌握了基本的应用过程，为进一步熟悉移植过程增加了感性认识（学到这步，我觉得我还是没有掌握到移植到全过程，只是在框架的高度有了认识，对于代码中的一些细节处理上我还不是很懂）。

感觉这几天挺浮躁的，可能是几天都没有点进展，心里面挺着急的。一定要克服这样的浮躁情绪，要知道，做硬件工程师最忌讳浮躁了，其实学什么都忌这个^_^ 。

这个程序的主要部分贴在下面，以便日后参考。

main.c

**********************************************************************************************

#include "config.h"

#include "stdlib.h"

#define        TaskStkLength    64                        // 定义用户任务的堆栈长度

#define KEY (1 << 16)

#define BEEP (1 << 7)

#define LED         (1 << 18)

OS_STK     TaskStartStk [TaskStkLength];                //Define the Task0 stack 定义用户任务0的堆栈

OS_STK     TaskLedStk[TaskStkLength];

OS_STK     TaskSemStk[TaskStkLength];

OS_STK     TaskBeepStk[TaskStkLength];

OS_EVENT* ExtSemLed;                                  /*声明一般放在这里*/

OS_EVENT* ExtSemBeep;

void   TaskStart(void *pdata);                           //我的习惯是专门创建一个初始化的任务，好处是结构清楚，并且

void    TaskLed(void* pdata);                             //这个任务可以扩充一些用途的

void    TaskBeep(void* pdata);

void    TaskSemSend(void* pdata);

int main (void)

{

           OSInit ();

           ExtSemLed = OSSemCreate(1);/*创建一般放在这里*/              

           ExtSemBeep = OSSemCreate(1);   

         OSTaskCreate (TaskStart,(void *)0, &TaskStartStk[TaskStkLength - 1], 2);         

         OSStart ();

         return 0;                                                                                                                                       

}

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

void TaskStart     (void *pdata)

{

         pdata = pdata;

         TargetInit ();

         PINSEL0 = 0x00000000;

         PINSEL1 = 0x00000001;

         PINSEL2 &= (~0x08);

         IO1DIR = LED;

         IO1SET = LED;

         IO0DIR = BEEP;

         IO0SET = BEEP;

         OSTaskCreate(TaskLed,(void*)0,&TaskLedStk[TaskStkLength - 1],3);

         OSTaskCreate(TaskBeep,(void*)0,&TaskBeepStk[TaskStkLength - 1],4);

         OSTaskCreate(TaskSemSend,(void*)0,&TaskSemStk[TaskStkLength - 1],5);

         while (1)

         {

                    OSTimeDly(5);

         }

}

void    TaskLed(void* pdata)

{

         uint8 err;

         pdata = pdata;

         for(;;)

         {

                  OSSemPend(ExtSemLed,0,&err);

                    OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);

                   IO1CLR = LED;

                  OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);

                    IO1SET = LED;

                   /*

                   if(IO1SET & LED == 0)                //令人无语的低级失误if((IO1SET & LED) == 0)

                   {

                            IO1SET = LED;

                   }

                   else

                   {

                            IO1CLR = LED;

                   }

                   */

         }

}

void    TaskBeep(void* pdata)

{

         uint8 err;

         pdata = pdata;

         for(;;)

         {

                   OSSemPend(ExtSemBeep,0,&err);

                   if((IO0SET & BEEP) == 0)

                   {

                            IO0SET = BEEP;

                   }

                   else

                   {

                            IO0CLR = BEEP;

                   }

         }

}

void    TaskSemSend(void* pdata)

{

         int8 err;

         pdata=pdata;

         for(;;)

         {

                   err = OSSemPost(ExtSemLed);

                   OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);

         }

}

Target.c

#define IN_TARGET

#include "config.h"

        void IRQ_Exception(void)

{

    while(1);                   // change it to your code  这一句替换为自己的代码

}

        void FIQ_Exception(void)

{

    while(1);                   // change it to your code  这一句替换为自己的代码

}

        void Timer0_Exception(void)

{

    T0IR = 0x01;

    VICVectAddr = 0;            //interrupt close 通知中断控制器中断结束

    OSTimeTick();

}

        void Timer0Init(void)

{

    T0IR = 0xffffffff;

    T0TC = 0;

    T0TCR = 0x01;

    T0MCR = 0x03;

    T0MR0 = (Fpclk / OS_TICKS_PER_SEC);

 }

void    EXT0Init(void)

{

EXTMODE = 0x01;

EXTINT = 0x01;

}

void    EXT0_Exception(void)

{        

uint8 err;

extern OS_EVENT *ExtSemBeep;

err = OSSemPost(ExtSemBeep);

EXTINT = 0x01;

VICVectAddr = 0x00;

}

        void VICInit(void)

{

    extern void IRQ_Handler(void);

    extern void Timer0_Handler(void);

    extern void EXT0_Handler(void);

    VICIntEnClr = 0xffffffff;

    VICDefVectAddr = (uint32)IRQ_Handler;

    VICVectAddr0 = (uint32)Timer0_Handler;

    VICVectCntl0 = (0x20 | 0x04);

//       VICIntEnable = (1 << 4);

    VICVectAddr1 = (uint32)EXT0_Handler;

    VICVectCntl1 = (0x20 | 14);

    VICIntEnable = (1 << 4) | (1 << 14);

 }

        void TargetInit(void)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    srand((uint32) TargetInit);

    VICInit();

    Timer0Init();

    EXT0Init();

    OS_EXIT_CRITICAL();

}

        void InitialiseUART0(uint32 bps)               <略>

        void TargetResetInit(void)                           <略>

<略>

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

**                            End Of File

**********************************************************************************************

（待续）