原创 ucos-ii for pic32的一点认识

 2010-5-4 22:51  5540 7 7 分类: MCU/ 嵌入式

前些日子从某网站上下载了micrium公司在PIC32MX360平台下移植的uCOS-II操作系统代码，因对uCOS有一定兴趣，就对其中的部分代码做了一点程序设计总结，主要涉及到了了crt0.s以及BSP.C以及OS_CPU_A.s三个源文件。

第一：CPU初始化（crt0.s）

程序执行总是从crt0.s文件的reset开始的，包括由于NMI，Soft Reset等引起的复位操作，基本的执行过程可参照MPLAB C32 Compiler编译器手册。

复位发生后，

Step 1：被初始化的寄存器为堆栈软指针寄存器SP,在整个工程没有RAM函数的情况下，SP指向kseg1_data_ram的最高地址，否则，SP以上为RAM函数空间。可以看出，PIC32的堆栈方向是递减的。具体操作详见elf32pic32mx.xn文件476行-507行之间代码。

Step 2：个被初始化的寄存器为gp(Global pointer)，_gp = ALIGN(16) + 0x7FF0是elf32pic32mx.xn的具体代码，据说是为了便宜对全局变量的寻址，代码的详细含义不大了解，是否可以被换做其他操作如加0x8000呢？

Step 3：初始化高shadow寄存器组下的gp，同样是为了便宜寻址。

Step 4：调用_on_reset弱函数，可以重新定义该函数，执行某些有意义的操作。

Step 5：未初始化的全局变量填充为0。在这部分，个人觉得代码存在错误。_bss_init标志符下,每次填充字节量为16个，然后判断_bss_end变量范围，而_bss_end变量是四个字节对齐的，具体代码为elf32pic32mx.xn的466行. = ALIGN(32 / 8)，存在越界初始化的嫌疑。

Step 6：初始化需初始化化的全局变量。过程同上，只不过源数据固化在kseg0_program_mem中，一般都具有特定的意义。

Step 7：初始化RAM函数。同六一样，因为RAM的数据掉电易失性，源数据固化在flash中。

Step 8：初始化BMXDKPBA,BMXDUDBA,BMXDUPBA三个寄存器。奇怪为什么没有初始化BMXPUPBA，而BMXDUPBA为RAM的最大值，想来是uCOS不准备划分user区，只备kseg0与kseg1两个kernel空间了。

Step 9：初始化几个CP0寄存器，完成以下功能：

1）明确exception基地址:_ebase_address= 0x9FC01000;见prodefs.ld文件。

2）设定中断向量存储字节数。

3）设定众多中断向量的基地址为_ebase_address+0x200，与syscall等指令产生异常处理区分开。

4）初始化Status.CEE位。这一步好像没有多大必要，没发现CPU支持这个。

Step 10：调用_on_bootstrap弱函数，同步骤4.

Step 11：清楚BEV位（复位自然BEV置为）调用main函数，系统进入NORMAL状态。

第二：操作系统初始化

第一步完成后，CPU处于中断禁止状态，需要为ucos操作系统的运行提供资源支持。主要包括信号量、列表、任务控制块、事件，栈等，这部分基本与硬件无关。

第三：创建任务，由调度器调度执行该函数AppTaskStart（）

这个可以算作其他任务的父进程了，在该函数中，板级的运行环境建立起来（通过调用BSP_InitIO，实现了对板级环境的初始化，以及板级所需资源的分配）。同时，该任务还创建了子任务：AppTask1（仅仅起到延迟的作用）。以上是ucos-ii与任务结合的一个思路，当然还可以通过其他种方式实现，如直接在main函数中调用生成任务。需要提起注意的是，PIC32任务间的切换采用了syscall指令，

#define OS_TASK_SW() asm volatile("syscall");见os_cpu.h。

syscall指令的执行，直接触发产生exception，CPU跳转到下列代码执行OS_CPU_A.s中的任务切换过程。

.section .gen_handler,"ax",@progbits

.set noreorder

.ent _gen_exception

_gen_exception:

la k0,OSCtxSw

jr k0

nop

.end _gen_exception

以上见crt0.s。

在OS_CPU_A.s文件中有移植后的任务切换代码，上下文的保存过程着实很耗时间。按照最佳性能，每个指令都是流水线单时钟周期运行，上下文切换时间至少为Cycle*64，差不多为um级了，看来任务切换的设计需要仔细斟酌才能发挥PIC32的最佳性能。