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原创菜鸟学uC/OS_II(13)

 2008-9-12 11:05  3280 6 6 分类: MCU/ 嵌入式

菜鸟学uC/OS_II(13)<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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

2008-8-2

今天突然有个想法，是否在其他结构比较简单的平台上移植比较容易一点，正好同学有一个凌阳的精简板，反正今天是星期天，就当是休息了。

首先肯定是去熟悉SPCE061A的结构和IDE了。主要是存储器结构、指令系统和中断这几个部分。本来不是做这个的，没有必要深究，总体看看，知道在哪些地方查就行，所以看到很快。于是摆好uCOS系统的资料，按照移植步骤，一个个文件、函数地写好，其他没有什么，就是时间节拍比较难一点，用了不少时间写，主要是去熟悉凌阳的中断系统，了解几个寄存器的用法。按照标准移植函数步骤写下来，代码也就10来行。

在这里我想说的不是如何移植，而是编译。凌阳的IDE说实话肯定是不太完善的。因为我同学本科的时候做过，那个时候似乎听他提到过这个问题。不过我今天算是感受到了。

写好文件，编译——我的错，有一个函数写错了，编译没有通过。然后我改了。编译，？？？怎么回事，还是这个错误？

大体是这样的，我写了一个OSTaskSw函数（原本想写OSCtxSw的），结果，这个IDE居然还真的认出来一个OSTaskSw，我当时就晕了，我好像在内核里没有看到过这个函数嘛。我赶紧去内核查找一下，没有嘛。我把OSTaskSw函数改成OSCtxSw（OS_CPU.H里），再编译，还是有。更晕了～

这个错误是这样报的：

Error L0080: The external symbol "_memset" has not a public definition.

Error L0080: The external symbol "_OSTaskSw" has not a public definition.

memset嘛好说，这应该是我没有包含某个库文件，我只是知道这是个字符串处理函数，应该在string.h里面，但是包含了它，还是有这个错误（现在还没有解决，惭愧～），但是OSTaskSw都没有了还给我报什么？

后来我想，这个IDE是GCC的，是不是因为增量编译，链接的时候用了以前的文件？干脆把所有以前编译生成的文件删除了（用clear没有用），再编译，嘿嘿，还真的没有这个错误了。I 服了HIM。确实没有用过，问题都不好找。

今天比较晚了，明天来解决另一个问题吧！我怀疑最大的可能是在工程文件的组织上有问题，应该好好梳理一下。因为我发现，编译应用程序文件是没有错的，Build的时候才出现。

心头憋得慌，一大早就跑到实验室来调试。弄了半天，把include文件夹中的memset搜索了一遍，就只有一个string.h里面有嘛。哪里还有其他的哩？难道我包含的地方不对？“SPCE061A.h”包含在includes.h中，能够使用，按说所有.c文件都包含includes.h，放在这里是没有问题的嘛。不过上天要它说不行，我也没辙啊～

没办法，上网查查吧。

一说是版本问题！我意识到，好像以前看过一个版本，在OSTask.c中好像是没有用到memset函数。那下载一个老版本的来实验一下，总不能让我去改内核吧，改出来更多问题，得不偿失。我下的是2.00的。

经过一番挣扎一般的调试（很久都没有怎么用过凌阳的IDE，很多功能不会用了，又不知道其Bug，出了问题就只好老老实实重新编译等等，确实很累），总算调通了。

经过记录下来——为了系统化，把uCOS标准移植伪码加上对比。

移植准备：

ucOS-II的移植主要涉及以下三个文件：

OS_CPU.H

OS_CPU_A.ASM

OS_CPU_C.C

移植的工作包括以下几个内容：

1. 在 OS_CPU.H 文件中

声明10个数据类型

BOOLEAN

INT8U

INT8S

INT16U

INT16S

INT32U

INT32S

FP32

FP64

OS_STK

声明三个宏

OS_ENTER_CRITICAL()

OS_EXIT_CRITICAL()

OS_TASK_SW()

设置一个常量的值

OS_STK_GROWTH

2. 编写四个汇编语言函数 （OS_CPU_A.ASM）

OSStartHighRdy()

OSCtxSw()

OSIntCtxSw()

OSTickISR()

3. 用C语言编写六个简单的函数 （OS_CPU_C.C）

OSTaskStkInit()

OSTaskCreateHook()

OSTaskDelHook()

OSTaskSwHook()

OSTaskStatHook()

OSTimeTickHook()

………………

4. 一般认为上面几个方面就构成了整个移植要做的工作，其实我认为还应该包含对Includes.h和OS_CFG.H的配置，因为这些决定了操作系统的功能和编译的环境。

移植工作：

1、OS_CPU.H

根据凌阳的数据结构特点，定义如下：

typedef unsigned char BOOLEAN;

typedef unsigned char INT8U;

typedef signed char INT8S;

typedef unsigned int INT16U;

typedef signed int INT16S;

typedef unsigned long INT32U;

typedef signed long INT32S;

typedef float FP32;

typedef double FP64;

typedef unsigned int OS_STK;

#define OS_CRITICAL_METHOD 2

#if OS_CRITICAL_METHOD == 2 /*一般都使用第二种方法*/

#define OS_ENTER_CRITICAL() __asm__("INT OFF \n\t") /*关中断*/

#define OS_EXIT_CRITICAL() __asm__("INT IRQ \n\t" "INT FIQ \n\t") /*开中断*/

#endif

#define OS_STK_GROWTH 1 /*堆栈增长方式，凌阳是从高向低增长*/

#define OS_TASK_SW() OSCtxSw() /*任务切换函数*/

*这里需要说明的是，很多编译器由于支持软中断，所以，这里通常使用的是软中断进入管理模式，然后进行任务切换（例如在ARM7中）。但是凌阳没有软中断，只好通过函数调用的方式进行，而不是让某个中断向量指向OSCtxSw()。

到这里，OS_CPU.H的工作大体就是这么多了。

2、OS_CPU_C.C

在这个文件中，最重要的是OSTaskStkInit()函数的编写，其他Hook函数用来扩展内核功能而不去修改内核结构。

先来看看一般堆栈需要初始化成什么样子：

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

l 保存参数（这个视情况而定，因为有些处理器的参数是通过寄存器传递的；如ARM7）

l 保存任务地址，用于保存当前任务（由于凌阳的段寄存器没用，为0，保存task+1）

l 处理器状态字（凌阳应该是SR吧，反正我保存的是SR）

l 中断返回地址保存（这个好像不太重要，我看ARM7里面就没有保存）

l 寄存器组

按照这个步骤，编写如下：

这里注意，版本不同，声明的类型也有不同，在2.52中是OS_STK。

void *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, void *ptos, INT16U opt)

{

OS_STK *stk;

opt = opt;

stk = (OS_STK *)ptos;

*stk-- = *((INT16U*)pdata);

// *stk-- = *((INT16U*)task); //为0，不需要保存

*stk-- = *((INT16U*)task + 1);

*stk-- = (INT16U)0x0000; //SR不能乱放东西的，因为这个是程序执行用到的

*stk-- = (INT16U)0x5555; //这些就可以随便放了为了调试方便，可以放一些有意义的数值

*stk-- = (INT16U)0x4444;

*stk-- = (INT16U)0x3333;

*stk-- = (INT16U)0x2222;

*stk-- = (INT16U)0x1111;

return ((void*)stk);

}

*说明：在标准伪码里面提到一个模拟ISR的压栈，暂时没有明白是什么意思。

3、OS_CPU_A.ASM

首先声明需要的外部变量和要输出的变量：

.external _OSTCBCur

.external _OSTCBHighRdy

.external _OSRunning

.external _OSPrioCur

.external _OSPrioHighRdy

.external _OSIntNesting

.external _OSTaskSwHook

.external _OSIntEnter

.external _OSIntExit

.external _OSTimeTick

.public _OSStartHighRdy

.public _OSIntCtxSw

.public _OSCtxSw

.public _OSTickISR

大概就这些吧

1）函数_OSStartHighRdy

标准函数伪码：

void OSStartHighRdy(void)

{

调用用户定义的OSTaskSwHook();

OSRunning = TRUE;

得到将要恢复运行的任务的堆栈指针：

Stack Pointer = OSTCBHighRdy——>OSTCBStkPtr;

从新任务堆栈中恢复处理器的所有寄存器;

执行中断返回指令;

}

按这个标准函数，编写函数如下：

_OSStartHighRdy:

CALL _OSTaskSwHook

R1 = 1

[_OSRunning] = R1;

R1 = [_OSTCBHighRdy]

SP = [R1] //注意是所指向的内容，调这个错误用了不少时间

POPALL //此函数只做了任务切换工作的一半，并没有保存当前任务的寄存器

RETI

2）函数_OSCtxSw

标准函数伪码：

void OSCtxSw(void)

{

保存处理器寄存器;

在当前任务的任务控制块中保存当前任务的堆栈指针：

OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer;

OSTaskSwHook();

OSTCBCur = OSTCBHighRdy;

OSPrioCur = OSPrioHighRdy;

得到将要运行的任务的堆栈指针：

Stack Pointer = OSTCBHighRdy——>OSTCBStkPtr;

从新任务的任务堆栈中恢复处理器所有寄存器的值;

执行中断返回指令;

}

按这个标准函数，编写函数如下：

_OSCtxSw:

PUSHALL

R1 = [_OSTCBCur]

[R1] = SP

CALL _OSTaskSwHook

R1 = [_OSTCBHighRdy]

[_OSTCBCur] = R1

R2 = [_OSPrioHighRdy]

[_OSPrioCur] = R2

SP = [R1] //所指向内容

POPALL

RETI

3）函数_OSIntCtxSw

标准函数伪码：

void OSIntCtxSw(void)

{

OSTaskSwHook();

OSTCBCur = OSTCBHighRdy;

OSPrioCur = OSPrioHighRdy;

得到将要运行的任务的堆栈指针：

Stack Pointer = OSTCBHighRdy——>OSTCBStkPtr;

从新任务的任务堆栈中恢复处理器所有寄存器的值;

执行中断返回指令;

}

按这个标准函数，编写函数如下：

_OSIntCtxSw:

R1 = [_OSTCBCur] //在这之前要不要调整指针，还说不好，因为不调整暂时也可以运行

[R1] = SP //注意要保存当前任务的堆栈，否则不能返回——

//当然最好是放在OSTickISR中，这样可以避免在后面调整堆栈指针——

CALL _OSTaskSwHook

R1 = [_OSTCBHighRdy]

[_OSTCBCur] = R1

R2 = [_OSPrioHighRdy]

[_OSPrioCur] = R2

SP = [R1] //所指向内容

POPALL

RETI

看起来，这个函数同OSCtxSw没有太多的不同，区别在于如果ISR保存了CPU寄存器，这里不用再保存了。

4）函数_OSTickISR

标准函数伪码：

void OSTickISR(void)

{

保存处理器寄存器;

调用OSIntEnter()或者直接给OSIntNesting加1;

if(OSIntNesting == 1)

{

OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer; //在2.51之前是没有的

}

给产生中断的设备清中断;

重新使能允许中断（可选）;

OSTimeTick();

OSIntExit();

恢复处理器寄存器;

执行中断返回指令;

}

按这个标准函数，编写函数如下：

需要注意到是，要在OS_CFG.H中设置节拍数

.text //中断应该映射到0地址

.public _IRQ6

_IRQ6:

_OSTickISR:

PUSHALL

R1=C_IRQ6_TMB2 //判断是否为IRQ_TMB2中断

TEST R1,[P_INT_Ctrl]

JNZ IRQ_TMB2 //是，进入IRQ_TMB2；否，进入IRQ_TMB1

IRQ_TMB1:

R1=C_IRQ6_TMB1 //清中断标志

[P_INT_Clear]=R1

R1=0x0001

[P_Watchdog_Clear]=R1 //清看门狗

R1=[_OSIntNesting] // 中断嵌套标志加1

R1+=1 // 也可call _OSIntEnter

[_OSIntNesting]=R1 //

//最好在这里加入保存步骤，省去调整SP；

//当然如果这里加了，前面就不要再保存了

call _OSTimeTick

call _OSIntExit

POPALL

reti

IRQ_TMB2: //中断子程序IRQ_TMB2

R1=C_IRQ6_TMB2 //清中断标志

[P_INT_Clear]=R1

POPALL

reti

*说明：由于凌阳提供两个时基中断，需要判断中断控制器的值。具体参照手册。

到这里，主要的移植工作就完成了。

后记：

整个过程受制于对凌阳的不熟悉，所以中间编译的过程比较头疼，这也反映了移植工作是建立在对目标系统熟悉的基础之上。

有几个问题需要注意：

移植版本：

移植版本不同，内核所需要的库函数也不同；这个移植过程遇到了一个string.h的问题，加上都没有用，我郁闷。

OSIntCtxSw()：

这是我后来在网上看到的，好几个实例中都调整了SP的值，目的是舍弃多余的数据。而在我的移植中，没有进行这个调整，也能够运行。可能区别在于对内存的合理使用上。

翻看uCOS_II第二版的304-307页，我们可以找到答案：

在以前版本中，没有在OSTickISR()中进行中断时的堆栈保存：

if(OSIntNesting == 1)

{

OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer; //在2.51之前是没有的

}

因此，在调用OSIntCtxSw()的时候，需要先做这个工作：调整堆栈指针，标准代码中给出的是：

OSIntExit();

OSIntCtxSw();

不是太明白，这个调用不成了自己调用递归了么？实验过，不行的。

然后保存当前任务的堆栈指针到当前任务控制块中。

OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer

为了避免调整指针，最好在OSTickISR中保存堆栈先——

在凌阳中，具体操作上将SP的值加7，就是抛弃这7个数据的值。为什么要说7，据说同编译器有关，这里也没有时间去详细追究，网上也没有相关的说明，只有自己调试的时候打开调试窗口观察吧。

我调试了一会儿。在任务切换处设置一个断点观测。当执行到POPALL时，SP跳到00d0处（这个地址值为空），将之前压栈的值弹出到寄存器中。从下面可以看到，弹栈前，SP指向的是00d0——栈顶；弹栈后，堆栈中的值（包括PC）弹出到寄存器中，SP指向的是00d7，所以这个值显然是7了。这也比较符合凌阳的寄存器结构。