原创 UCOSII AVR移植全过程及心得

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UCOSII AVR移植全过程及心得

音乐乐乐

Stonkson@163.com

Stonkson@yahoo.com.cn

经过近一个星期的战斗，现在的ucosii终于成功的移植到了avr单片机上，我发过帖子，觉得还是有很多朋友对这个比较感兴趣的，所以我把我记录的移植全过程及一些心得写出来与大家分享。

出于兴趣 ，本人也想再avr单片机上跑个操作系统玩玩，大家都知道，对于这样的单片机而言，ucosii当然是首选。

听说网上有现成的范例，偶用力搜搜搜，嘿嘿，结果搜到了两个例子，一个是8515的，另一个是103的，陶醉中…赶紧打开ICCAvr，编译…. Faint,出了一大堆错误，修改了半天也没弄好，没办法，还是自己移植吧。

先是买了邵贝贝翻译的那本第二版的书，躲在宿舍看了整整两天，先是完整的看一遍，从封面到封底，除8086移植范例外一字不漏，嘿嘿，发现我看得时候基本都明白，看完了好像都忘的差不多了 ：（ ，不过没关系，关键是移植嘛，对操作系统的运行原理有一些感性认识就可以了；好，现在开始专攻移植部分，又仔细的看了一遍第13章。

准备工作做好了接下来开始动手！ucos的任务调度机制网上有很多“专著”，我就不罗嗦了，其移植原理也比较简单，主要就是寄存器的保护合恢复。需要改写的有4个文件，OS_CPU.h,OS_CPU.c,OS_CPU_asm.s,OS_CFG.h, 再这里合理的设计这些contex的结构是很关键的一步。

需要修改的函数主要有一个C函数OSTaskStkInit();和4个汇编函数,OSStartHighRdy();OSCtxSw();OSIntCtxSw();OSTickISR();

一、误入歧途

这是我开始设计的contex结构：

OSTCB->SP——> |_________

|SREG

|R0

|R1

………….

|R27

|R30

|___R31____

根据这样的结构，相应的移植程序如下：

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

{

INT8U *stk;

INT8U i;

INT16U temp;

opt= opt;/* 'opt' is not used, prevent warning*/

stk= (INT8U *)ptos;/* Load stack pointer*/

temp=(unsigned int)task;

temp=*(const unsigned int*)temp; //////////////////////////////

*stk-- =(unsigned char)(temp&0xff);//save PC low

*stk--=(unsigned char)(temp>>8);//Pc high

for(i=0;i<12;i++)//32 General PurposeRegisters

{//Form R31R30,R27 to R18

*stk-- = 0;

}

*stk-- =(unsigned char)((unsigned int )pdata>>8);//pdata saves in R6,R17

*stk-- =(unsigned char)((unsigned int)pdata&0xff);

for(i=0;i<16;i++)

{

*stk--=0;//From R15 to R0

}

*stk-- = 0x80;//SREG initial value,Interrupt opened.

return ((OS_STK *)stk);

}

#define PUSH_R() \

asm("PUSH R31");\

asm("PUSH R30");\

asm("PUSH R27");\

asm("PUSH R26");\

asm("PUSH R25");\

asm("PUSH R24");\

asm("PUSH R23");\

asm("PUSH R22");\

asm("PUSH R21");\

asm("PUSH R20");\

asm("PUSH R19");\

asm("PUSH R18");\

asm("PUSH R17");\

asm("PUSH R16");\

asm("PUSH R15");\

asm("PUSH R14");\

asm("PUSH R13");\

asm("PUSH R12");\

asm("PUSH R11");\

asm("PUSH R10");\

asm("PUSH R9");\

asm("PUSH R8");\

asm("PUSH R7");\

asm("PUSH R6");\

asm("PUSH R5");\

asm("PUSH R4");\

asm("PUSH R3");\

asm("PUSH R2");\

asm("PUSH R1");\

asm("PUSH R0")

#define POP_R() \

asm("POP R0");\

asm("POP R1");\

asm("POP R2");\

asm("POP R3");\

asm("POP R4");\

asm("POP R5");\

asm("POP R6");\

asm("POP R7");\

asm("POP R8");\

asm("POP R9");\

asm("POP R10");\

asm("POP R11");\

asm("POP R12");\

asm("POP R13");\

asm("POP R14");\

asm("POP R15");\

asm("POP R16");\

asm("POP R17");\

asm("POP R18");\

asm("POP R19");\

asm("POP R20");\

asm("POP R21");\

asm("POP R22");\

asm("POP R23");\

asm("POP R24");\

asm("POP R25");\

asm("POP R26");\

asm("POP R27");\

asm("POP R30");\

asm("POP R31")

void OSStartHighRdy(void)

{

unsigned char *stk_temp,*pdest;//The Middle SP Variable

unsigned char s0,s1;

OSTaskSwHook();

OSRunning=1;//set flag

stk_temp=OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

s0=(unsigned char)((unsigned int)stk_temp&0xff);//sp low 8bit

s1=(unsigned char)((unsigned int)stk_temp>>8);//sp high 8bit

asm(

"OUT 0x3d, %s0\n"

"OUT 0x3e, %s1");

asm("POP R0\n"//Restore SREG

"OUT 0x3f, R0");

POP_R();//Restore R0--R31

}

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

voidOSCtxSw(void)

{

unsigned char i,j;

unsigned char *psrc,*next_sp;

unsigned int temp;

PUSH_R();//save R31--R0

asm("IN R0, 0x3f\n"

"PUSH R0");//save SREG

asm("IN %i, 0x3d\n"

"IN %j, 0x3e");

temp=(j<<8)+i;

OSTCBCur->OSTCBStkPtr=(unsigned char*)temp; //SAVEcurrent task spin TCBcur

OSTaskSwHook();

OSTCBCur=OSTCBHighRdy;

OSPrioCur=OSPrioHighRdy;

next_sp=OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

i=(unsigned char)((unsigned int)next_sp&0xff);

j=(unsigned char)((unsigned int)next_sp>>8);

asm("OUT 0x3d, %i\n"//Get sp

"OUT 0x3e,%j" );

asm("POP%i \n"/////////Restore SREG

"OUT 0x3f,%i" );

POP_R();///////////Restore R

}

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

voidOSIntCtxSw(void)

{

unsigned char i,j;

unsigned char*next_sp;

OSTaskSwHook();

OSTCBCur=OSTCBHighRdy;

OSPrioCur=OSPrioHighRdy;

next_sp=OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

i=(unsigned char)((unsigned int)next_sp&0xff);

j=(unsigned char)((unsigned int)next_sp>>8);

asm("OUT 0x3d, %i\n"//Get sp

"OUT 0x3e,%j" );

asm("POP%i \n"/////////Restore SREG

"OUT 0x3f,%i" );

POP_R();///////////Restore R

}

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

#pragma interrupt_handlerOSTickISR:TIMER_INT_VECTOR

#pragma ctask OSTickISR

voidOSTickISR(void)

{

unsigned char i,j;

unsigned int sptemp;

PUSH_R();//save R31--R0

TCNT0 = 0xb2; //reload counter value

asm("IN R0, 0x3f\n"

"PUSH R0");//save SREG

///i=j=0;This is used ONLY TO AVOID THE WARNING.

OSIntNesting++;

asm("IN %i,0x3d\n"//Get SP Value

"IN %j,0x3e");

sptemp=(j<<8)+i;

if(OSIntNesting==1)

{

OSTCBCur->OSTCBStkPtr=(unsigned char*)sptemp;

}

OSTimeTick();

OSIntExit();

asm("POP %i\n"//Restore SREG

"OUT 0x3f, %i");

POP_R();//Restore R0--R31

}

我写了个测试程序：其中自己建立了两个任务，LED（）用于控制数码管的亮与暗，key_scan()用与判断是否按下了PA0，为了调试程序的方便，没有用OS提供的通讯机制，直接用了一个全局变量 key_press;再任务key_scan里，当检测到按键按下时设置key_press=1,否则设置为0；而任务LED()则根据key_press的值控制LED的亮与暗。

源程序如下：

#include "includes.h"

#define LED_ON() PORTB|=0x1

#define LED_OFF() PORTB&=0xfe

#define key_scan_StkSize 50

#define LED_StkSize 50

OS_STK LEDStk[LED_StkSize];

OS_STK key_scanStk[key_scan_StkSize];

unsigned char key_press;

void LED(void*pdata);

void key_scan(void*pdata);

void main(void)

{

OSInit();

OSTaskCreate(LED,(void*)0,&LEDStk[LED_StkSize-1],0);

OSTaskCreate(key_scan,(void*)0,&key_scanStk[key_scan_StkSize-1],8);

OSStart();

}

void LED(void*pdata)

{

pdata=pdata;

//OSStatInit();

while(1)

{

if(key_press)

LED_ON();

else

LED_OFF();

OSTimeDly(2);

}

}

void key_scan(void*pdata)

{

while(1)

{

if(PINA&0x1)

key_press=1;

else

key_press=0;

OSTimeDly(1);

}

}

好，开始把程序下载到双龙SL-DIY02-1开发板上运行，嘿嘿，It works！又是陶醉中…※％……％￥＃￥×）（×※……￥＃￥◎哎呀，完了！死机了！！不到十分钟就死了！按下按键LED死活不动！

再Studio上模拟跟踪反汇编后发现，#pragma ctask 对中断程序不起作用！我们来看看这会引起什么也的后果：

当执行定时器中断的时候，编译器会保存一些寄存器的值，如果再ISR中没有任务切换，那么中断执行完会弹出堆栈，没有什么问题，但是如果再ISR中发生了任务切换，那么这些被保存的寄存器就得不到恢复！使得这个堆栈变的越来越大！最后系统崩溃！！！

这样看来，没办法，这个OSTickISR必须用汇编写了。改后的汇编如下：

TCNT = $32

.macroPUSH_ALL

push R31

push R30

push R27

push R26

push R25

push R24

push R23

push R22

push R21

push R20

push R19

push R18

push R17

push R16

push R15

push R14

push R13

push R12

push R11

push R10

push R9

push R8

push R7

push R6

push R5

push R4

push R3

push R2

push R1

push R0

inR0,0x3f //Save SREG

push R0

.endmacro

.macro POP_ALL

popR0

out0x3f,R0//Restore SREG

popR0

popR1

popR2

popR3

popR4

popR5

popR6

popR7

popR8

popR9

popR10

popR11

popR12

popR13

popR14

popR15

popR16

popR17

popR18

popR19

popR20

popR21

popR22

popR23

popR24

popR25

popR26

popR27

popR30

popR31

.endmacro

_OSTickISR::

PUSH_ALL

ldiR19,0xf1;0xb2

outTCNT,R19

ldsR16, _OSIntNesting //OSIntNesting++;

incR16

sts_OSIntNesting, R16

cpiR16,1

brneNO_SAVE_SP

inR16,0x3d//save sp to current tcb

inR17,0x3e

sts_OSTCBCur, R16

sts(_OSTCBCur+1),R17

NO_SAVE_SP:

rcall _OSTimeTick

rcall _OSIntExit

POP_ALL

reti

重新编译运行。嘿嘿，这次好了，一天也没有死机！本以为这下子可以轻松一下，享受一下OS的快乐了，可没想到。。。。

二、错误纠正

哎呀，光是一个按键，一个LED亮暗多没意思啊，于是乎我做了个稍微有意思一点的测试程序。

程序利用OS的内建任务OSTaskStat统计CPU的利用率，再用6个数码管显示出来，格式为USE ××（以前做好的LED模块是6个LED）。

源程序如下：

#include "includes.h"

#define LED_ON() PORTB|=0x1

#define LED_OFF() PORTB&=0xfe

#define LED_DAT PORTA

#define CS_LED PORTB

#define key_scan_StkSize 70

#define LED_StkSize 90

OS_STK LEDStk[LED_StkSize];

//OS_STK key_scanStk[key_scan_StkSize];

//OS_STK key_scanStk_1[40];

unsigned char buff[6];

unsigned char key_press;

const unsigned char bcd[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//

void delay_us(unsigned int i);

void LED(void*pdata);

void key_scan(void*pdata);

//void key_scan_1(void*pdata);

void main(void)

{

OSInit();

OSTaskCreate(LED,(void*)0,&LEDStk[LED_StkSize-1],0);

//OSTaskCreate(key_scan,(void*)0,&key_scanStk[key_scan_StkSize-1],8);

OSStart();

}

void LED(void*pdata)

{

unsigned char i;

pdata=pdata;

buff[0]=0b00111111;//U

buff[1]=0b1101100;//S

buff[2]=0b1111000;//E

buff[3]=1;//Black

CS_LED=0x1;

OSStatInit();

//OSTaskCreate(key_scan_1,(void*)0,&key_scanStk_1[39],9);

while(1)

{

for(i=0;i<6;i++)

{

LED_DAT=buff;