1. 知识准备
要想对ucos-ii的移植有较深的理解,需要两方面知识:
(1)目标芯片,这里是lpc17xx系列芯片,它们都是基于ARMv7 Cortex-M3内核,所以这一类芯片的ucos-ii移植几乎都是一样的,要想了解Cortex-M3内核,推荐《ARM Cortex-M3权威指南》(宋岩译);
(2)ucos-ii内核原理,推荐《嵌入式实时操作系统uC/OS-II(第2版)》(邵贝贝译)。
2. 下载文件
ucos-ii移植过程主要涉及三个文件:os_cpu.h, os_cpu_a.asm和os_cpu_c.c
实际上,一般情况下,我们想要移植的目标芯片前辈们都已经移植成功过了,我们需要做的就是下载就可以了。
需要下载两类文件:
(1)lpc17xx芯片启动/初始化代码:LPC17xx.h, system_LPC17xx.h, core_cm3.h, core_cm3.c, startup_LPC17xx.s和system_LPC17xx.c,这几个文件都可以从lpc官方网站lpc17xx系列芯片的任何一个项目中找到;
(2)ucos-ii移植代码:可以在Micrium官方网站中找到uCOS-II在LPC17xx上的移植代码(IAR平台)。
3. 创建工程
(1)创建文件夹UCOS_II_V289,在该目录下创建子目录APP, lpc17xx, Output, uC-CPU, UCOS-II,在Output下创建obj和list子目录,然后将第2步下载的文件添加进相应的文件夹中,文件拓扑图如下:
UCOS_II_V289
├─APP
│ hello.c
│
├─lpc17xx
│ core_cm3.c
│ core_cm3.h
│ LPC17xx.h
│ startup_LPC17xx.s
│ system_LPC17xx.c
│ system_LPC17xx.h
│ type.h
│
├─Output
│ ├─list
│ └─obj
├─uC-CPU
│ os_cpu.h
│ os_cpu_a.asm
│ os_cpu_c.c
│ os_dbg.c
│
└─uCOS-II
app_cfg.h
os_cfg.h
os_core.c
os_flag.c
os_mbox.c
os_mem.c
os_mutex.c
os_q.c
os_sem.c
os_task.c
os_time.c
os_tmr.c
ucos_ii.h
其中,hello.c中的文件代码如下:
#include
#include
#define TASK_STK_SIZE 512
OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE];
void TaskStart(void *data);
int main(void)
{
OSInit();
OSTaskCreate(TaskStart, (void *)0, &TaskStartStk[TASK_STK_SIZE - 1], 0);
OSStart();
return 0;
}
void TaskStart(void *data)
{
data=data;
OS_CPU_SysTickInit(SystemFrequency/100);
for(;;)
{
OSCtxSwCtr = 0;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10);
}
}
(2)Keil uVision4创建新工程,选择UCOS_II_V289作为工程目录,选择芯片型号,需要注意的是当提示“Copy NXP LPC17xx Startup Code to Project Folder and Add File to Project?”时,选择“否”,因为我们已经有这个文件了。创建组,添加相应文件到组,如下所示:
右击“UCOS_II_V289”,更改工程设置:
如果勾选“Run to main()”,那么在仿真的时候,就会跳过启动代码,直接到main函数。
4. 编译
编译,会报很多错误,下面一个一个改:
(1)将os_cpu_a.asm中的“public”改为“EXPORT”;
(2)将os_cpu_a.asm中的
RSEG CODE:CODE:NOROOT(2)
THUMB
改为
AREA OSKernelschedular,code,READONLY
THUMB
(3)将os_cfg.h中“OS_APP_HOOKS_EN”、“OS_DEBUG_EN”和“OS_TASK_STAT_EN”设置为0;
(4)将startup_LPC17xx.s中的所有的“PendSVHandler”改为“OS_CPU_PendSVHandler”,所有的“SysTickHandler”改为“OS_CPU_SysTickHandler”。
编译通过。
5. 软件仿真调试
在步骤4中已经设置为软件仿真调试,编译成功后,即可添加断点进行软件仿真调试,查看代码运行是否符合预期。至此,移植结束。
6. 相关说明
(1)启动文件与启动流程
i)启动文件
启动文件为以下几个文件core_cm3.c, core_cm3.h, LPC17xx.h, startup_LPC17xx.s, system_LPC17xx.c 和 system_LPC17xx.h,下面分别说明它们的功能。
startup_LPC17xx.s:该文件是Cortex-M3的启动汇编代码,阅读源代码不难发现,它的作用是:堆和栈的初始化以及向量表的定义。Cortex-M3的向量表其实就是一个32位整数数组,每个下标对应一个向量,该下标元素的值则是该中断服务子程序的入口地址。向量表在地址空间中的位置是可以设置的,通过NVIC(向量中断控制器)中的一个重定位七寸器来指出向量表的地址。复位后,该寄存器的值为0,因此,在地址0处必须包含一张向量表,用于初始时的中断分配。
其中,向量表中的第一个元素并非中断向量,而是MSP(主堆栈寄存器)的初始值。
LPC17xx.h:该文件是CM3(Cortex-M3,下同)内核芯片的头文件,它定义了芯片寄存器的结构体。
core_cm3.h和core_cm3.c:这两个文件分别是CM3内核芯片的外围驱动头文件和源代码。
system_LPC17xx.h和system_LPC17xx.c:这两个文件为我们提供了一个系统初始化函数SystemInit(),CM3的初始化包括时钟配置、电源管理、功耗管理等。其中时钟配置比较复杂,因为他包括两个PLL倍频电路,一个是主PLL0,主要为系统和USB提供时钟,另一个是PLL1,专门为USB提供48M时钟。默认情况下,系统使用12M外部晶振,通过PLL0倍频到一个较高的频率,之后可以通过分频为CPU、外设以及可选的USB子系统提供精确的时钟。
ii)启动流程
由Cortex-M3的启动步骤可知,系统上电后,首先执行复位的5个步骤:
①NVIC复位,控制内核;
②NVIC从复位中释放内核;
③内核配置堆栈;
④从地址0x00000000处取出MSP的初始值,从地址0x00000004处取出PC的初始值——这个值是复位向量;
⑤运行复位中断服务子程序;
其中,复位中断服务子程序的代码如下:
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT SystemInit
IMPORT __main
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP
可知,通过复位中断服务子程序,首先引导程序进入SystemInit()函数,然后进入__main(此__main是C_Library中的函数,非main())。
(2)SysTick定时器、SysTickInit与SysTickHandler
i)SysTick定时器
Cortex-M3内核内部包含了一个简单的定时器——SysTick定时器。SysTick定时器被捆绑在NVIC中,用于产生SysTick中断。一般情况下,操作系统以及所有使用了时基的系统,都必须由硬件定时器来产生需要的“滴答”中断,作为整个系统的时基。SysTick定时器就是用来产生周期性的中断,以维持操作系统“心跳”节律的。SysTick定时器的时钟源可以是内部时钟(FCLK,CM3上的自由运行时钟),或者是外部时钟(CM3上的STCLK信号)。
SysTick定时器能产生中断,CM3为它专门开出一个中断类型,并且在向量表中有它的一席之地——SysTickHandler,它使得操作系统和其它软件系统在CM3内核的移植变得更加简单,因为在所有的CM3微处理器上,SysTick的处理方式都是相同的。
读取时返回当前倒数计数的值,写它则使之清零,同时还会清除在SysTick控制及状态寄存器中的COUNTFLAG标志
ii) SysTickInit()函数
该函数用于初始化SysTick定时器,在本移植实例中,它位于os_cpu_c.c文件中,其函数名被更改为“OS_CPU_SysTickInit”,源代码如下:
void OS_CPU_SysTickInit (INT32U cnts)
{
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_RELOAD = cnts - 1u;
/* 设置SysTickHandler中断优先级为最低优先级 */
OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_ST = OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_MIN;
/* 使能定时器 */
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC | OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_ENABLE;
/* 使能SysTickHandler中断 */
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_INTEN;
}
第一行用于装载SysTick重装载数值寄存器,其他几行都有注释,在此不再解释。
iii)SysTickHandler
当SysTick定时器倒数计数到0时,将产生
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