• [置顶] 基于stm32f103zet6之UC/OS_II的学习1(初步移植OS点灯大法)


    很久很久都没有写博客了,最近真是比赛一个接着一个,都需要参加,所以stm32的学习一直停滞不前,趁着最近准备模块的时间开始着手ucosII的学习,

    没办法呀,学习还是要继续的。。

    现在开始正式学习,今天的要求不高,只是分析一下移植的时候需要注意的问题,暂且不研究内核代码!(代码移植参照着ST官方源代码)

    也就是资源里面名为 取AN-1018.pdf的文档。

    代码这里可以下载http://download.csdn.net/detail/king_bingge/5353528

    一、uc/OS的实时性是靠什么实现的?

    1、uC/OS的实时性就是靠定时中断来完成。

    2、每个时钟节拍到来,就会产生一次定时中断,中断后进行任务调度,运行就绪表中优先级最高的任务(非抢先型内核中断后继续运行被中断任务)。

    即过一段时间就检测是否有重要任务需要运行,是的就转而运行更重要的任务,从而确保实时性(裸机程序就无法这样做了)。

    当然这里没有把系统调用考虑进去。

    二、首先整体把握一下在M3上运行ucosII的架构


    这就是整个系统各模块之间的关系,好的接下来就按照手册来分析一下移植的时候需要注意的地方

    1、关于OS_CPU.h文件

    #ifndef  OS_CPU_H
    #define  OS_CPU_H
    
    
    #ifdef   OS_CPU_GLOBALS
    #define  OS_CPU_EXT
    #else
    #define  OS_CPU_EXT  extern
    #endif
    


    一个全局变量的声明问题

    2、类型定义

    typedef unsigned char  BOOLEAN;
    typedef unsigned char  INT8U;                    /* Unsigned  8 bit quantity                           */
    typedef signed   char  INT8S;                    /* Signed    8 bit quantity                           */
    typedef unsigned short INT16U;                   /* Unsigned 16 bit quantity                           */
    typedef signed   short INT16S;                   /* Signed   16 bit quantity                           */
    typedef unsigned int   INT32U;                   /* Unsigned 32 bit quantity                           */
    typedef signed   int   INT32S;                   /* Signed   32 bit quantity                           */
    typedef float          FP32;                     /* Single precision floating point                    */
    typedef double         FP64;                     /* Double precision floating point                    */
    
    typedef unsigned int   OS_STK;                   /* Each stack entry is 32-bit wide                    */
    typedef unsigned int   OS_CPU_SR;                /* Define size of CPU status register (PSR = 32 bits) */

    对于常用的编译器,这些都是没有问题的

    3、接下来是两个比较重要的函数,在汇编代码里面

    #define  OS_ENTER_CRITICAL()  {cpu_sr = OS_CPU_SR_Save();}
    #define  OS_EXIT_CRITICAL()   {OS_CPU_SR_Restore(cpu_sr);}

    这两个代码就是进入和退出临界区的两个宏。所以当你使用了这两个宏定义,那么就需要加上这一句OS_CPU_SR  cpu_sr = 0;  进行定义并且初始化。

    所谓临界区:是指一些不能被中断的代码。哪些代码是不能中断的呢,比如我们模拟的入栈操作,再比如当我们在执行系统调用的时候。那么类似于这钟代码就是临界区,而上面这两个宏的作用就是当某些代码为临界代码的时候,那么我们就在开始这段代码的时候加上ENTER宏,在退出这段代码的时候就加上EXIT宏。

    4、接下来继续看看这两个宏做了什么事情吧

    跟踪进去可以发现

    OS_CPU_SR_Save
        MRS     R0, PRIMASK                                         ; Set prio int mask to mask all (except faults)
        CPSID   I
        BX      LR
    
    OS_CPU_SR_Restore
        MSR     PRIMASK, R0
        BX      LR


    就是我们上一步所说的打开和屏蔽中断,注意了,根据ATCPS规则(不知道的可以百度),C和汇编进行混合调用的时候,R0传递着第一个参数,并且R0还是传递返回值的。

    5、接下来就是栈的增长方向,在我们的stm32板子上面,栈是向下增长的,堆是向上增长的

    #define  OS_STK_GROWTH        1                   /* Stack grows from HIGH to LOW memory on ARM        */
    
    #define  OS_TASK_SW()         OSCtxSw()


    第二个宏定义是任务切换的宏,下面会提到

    6、下面涉及到得就是这个文件里面需要修改的代码,首先看源代码,这是函数原型声明

    /*
    *********************************************************************************************************
    *                                              PROTOTYPES
    *********************************************************************************************************
    */
    
    #if OS_CRITICAL_METHOD == 3                       /* See OS_CPU_A.ASM                                  */
    OS_CPU_SR  OS_CPU_SR_Save(void);
    void       OS_CPU_SR_Restore(OS_CPU_SR cpu_sr);
    #endif
    
    void       OSCtxSw(void);
    void       OSIntCtxSw(void);
    void       OSStartHighRdy(void);
    
    void       OS_CPU_PendSVHandler(void);
    
                                                      /* See OS_CPU_C.C                                    */
    void       OS_CPU_SysTickHandler(void);
    void       OS_CPU_SysTickInit(void);
    
                                                      /* See BSP.C                                         */
    INT32U     OS_CPU_SysTickClkFreq(void);


    我们需要做的就是把这个三个函数注释掉,因为这是我们自己实现的

                                                      /* See OS_CPU_C.C                                    */
    // void       OS_CPU_SysTickHandler(void);
    // void       OS_CPU_SysTickInit(void);
    
    //                                                   /* See BSP.C                                         */
    // INT32U     OS_CPU_SysTickClkFreq(void);

    至此,第一个文件修改完毕,继续。。

    三、关于os_cfg.h文件

    1、这里都是一些配置,根据我们需要实现的功能来配置我们的OS,当然,如果只是为了点灯,那么我们可以这样做

     #define OS_FLAG_EN                    0   //禁用信号量集    
     #define OS_MBOX_EN                   0   //禁用邮箱    
     #define OS_MEM_EN                     0   //禁用内存管理    
     #define OS_MUTEX_EN                0   //禁用互斥信号量    
     #define OS_Q_EN                        0   //禁用队列    
     #define OS_SEM_EN                     0   //禁用信号量    
     #define OS_TMR_EN                     0   //禁用定时器    
     #define OS_DEBUG_EN               0   //禁用调试  
     
     #define OS_APP_HOOKS_EN           0    336. #define OS_FLAG_EN                0   //禁用信号量集    
     #define OS_MBOX_EN                0   //禁用邮箱    
    #define OS_MEM_EN                 0   //禁用内存管理    
    #define OS_MUTEX_EN               0   //禁用互斥信号量    
     #define OS_Q_EN                   0   //禁用队列    
    #define OS_SEM_EN                 0   //禁用信号量    
     #define OS_TMR_EN                 0   //禁用定时器    
     #define OS_DEBUG_EN               0   //禁用调试  
     #define OS_APP_HOOKS_EN           0    //hook函数也可以注释掉
     #define OS_EVENT_MULTI_EN         0  //多重事件函数也是一样
     #define OS_EVENT_MULTI_EN         0  


    那么,到这里,这个文件中需要修改的内容就是这么多了。

    四、关于os_cpu_c.c文件。

    这个文件是对应于之前的宏开关来说的,我们要把之前三个函数相关的宏开关以及函数的定义注释掉,具体操作如下

    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL    (*((volatile INT32U *)0xE000E010))   /* SysTick Ctrl & Status Reg. */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_RELOAD  (*((volatile INT32U *)0xE000E014))   /* SysTick Reload  Value Reg. */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CURRENT (*((volatile INT32U *)0xE000E018))   /* SysTick Current Value Reg. */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CAL     (*((volatile INT32U *)0xE000E01C))   /* SysTick Cal     Value Reg. */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_ST    (*((volatile INT8U  *)0xE000ED23))   /* SysTick Handler Prio  Reg. */
    
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_COUNT                    0x00010000     /* Count flag.                */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC                  0x00000004     /* Clock Source.              */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_INTEN                    0x00000002     /* Interrupt enable.          */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_ENABLE                   0x00000001     /* Counter mode.              */
    // #define  OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_MIN                               0xFF     /* Min handler prio.          */


    对应的还有这个函数也需要注释掉

    //void  OS_CPU_SysTickInit (void)
    //{
    //    INT32U  cnts;
    //
    //
    //    cnts = OS_CPU_SysTickClkFreq() / OS_TICKS_PER_SEC;
    //
    //    OS_CPU_CM3_NVIC_ST_RELOAD = (cnts - 1);
    //                                                 /* Set prio of SysTick handler to min prio.           */
    //    OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_ST   = OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_MIN;
    //                                                 /* Enable timer.                                      */
    //    OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL  |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC | OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_ENABLE;
    //                                                 /* Enable timer interrupt.                            */
    //    OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL  |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_INTEN;
    /


    那么这样,这个文件也解决掉了。继续下一个

    五、在OS_dbg.c这个文件中

    修改一个地方,#define  OS_COMPILER_OPT  __root,将后面的__root注释掉,否则会报错。自己可以试试

    六、来到OS_cpu_a.asm这个汇编文件

    1、里面的PUBLIC全改为EXPORT。这是有ARM汇编语言语言规定的。

    2、RSEG CODE:CODE:NOROOT(2)    开辟代码段的格式也是需要修改的

    修改如下:

    		AREA |.text|, CODE , READONLY, ALIGN = 2
    		THUMB
    		REQUIRE8
    		PRESERVE8

    具体解释,看ARM的汇编编程介绍就知道了。

    到这里,这个文件也修改完毕。

    七、关于启动文件

    有一个地方需要修改,那就是中断这部分。把启动代码中所有出现PendSV_Handler的地方替换成OS_CPU_PendSVHandler即可。

    那么这个文件也修改完毕

    到这里,我们的移植也就完成了一大部分,接下来就是编写自己的代码了。

    八、编写几个简单的函数就能实现点灯了

    #include "includes.h"
    
    static OS_STK startup_task_stk[STARTUP_TASK_STK_SIZE];		  //定义栈
      
    int main(void)
    {
      	BSP_Init();
    	OSInit();
    	OSTaskCreate(Task_LED,(void *)0,
    	&startup_task_stk[STARTUP_TASK_STK_SIZE-1], STARTUP_TASK_PRIO);
    
    	OSStart();
        return 0;
     }
     
     /*
     * 函数名:BSP_Init
     * 描述  :时钟初始化、硬件初始化
     * 输入  :无
     * 输出  :无
     */
    void BSP_Init(void)
    {
        LED_GPIO_Config();  /* LED 端口初始化 */
    }
    
    void Task_LED(void *p_arg)
    {
       (void)p_arg;                		// 'p_arg' 并没有用到,防止编译器提示警告
    	SysTick_init();
        while (1)
        {
            LED1( ON );
            OSTimeDlyHMSM(0, 0,0,500);
            LED1( OFF);
            OSTimeDlyHMSM(0, 0,0,500);
        }
    }
     
    /*
     * 函数名:SysTick_init
     * 描述  :配置SysTick定时器
     * 输入  :无
     * 输出  :无
     */
    void SysTick_init(void)
    {
        SysTick_Config(SystemCoreClock /OS_TICKS_PER_SEC);//初始化并使能SysTick定时器
    }

    到这里就实现单任务系统了,OK。点灯完毕!接下来就是仔细分析源码了。

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