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1、实验一 嵌入式开发环境的建立一、实验目的通过此实验系统，读者可以了解嵌入式实时操作系统 uC/OS-II 的内核机制和运行原理。本实验系统展示了 uC/OS-II 各方面的管理功能，包括信号量、队列、内存、时钟等。在各个实验中具体介绍了 uC/OS-II 的相关函数。读者在做实验的同时能够结合理论知识加以分析，了解各个函数的作用和嵌入式应用程序的设计方法，最终对整个 uC/OS-II 和嵌入式操作系统的应用有较为清楚的认识。二、实验步骤1. 安装集成开发环境LambdaEDU集成开发环境LambdaEDU 的安装文件夹为 LambdaEDU ，其中有一个名为“Setup.exe”的文件，直接双
2、击该文件便可启动安装过程。具体的安装指导请看“LambdaEDU 安装手册.doc”文件。当 LambdaEDU 安装完毕之后，我们看到的是一个空的界面，现在就开始一步一步地将我们的实验项目建立并运行起来。2. 建立项目为了我们的实验运行起来，需要建立1 个项目基于x86 虚拟机的标准应用项目。通过点击“文件”、“新建”、“项目”开始根据向导创建一个项目。在随后出现的对话框中选择“Tool/标准应用项目”，点击下一步，开始创建一个标准的可执行的应用程序项目。在随后出现的对话框中填入项目名称“ucos_x86_demo”。点击“下一步”。选择“pc386 uC/OS-II 应用(x86)”作为该
3、项目的应用框架。点击“下一步”选择“pc386_elf_tra_debug”作为该项目的基本配置。点击“完成”。新创建的项目“ucos_x86_demo”将会被添加到项目列表。src 文件夹下保存了该项目中包含的源文件。ucos2 文件夹中包含了移植到x86 虚拟机的全部代码。init.c 文件是基于ucos2和本虚拟机的一个应用程序。在进行ucos2 内核实验中，只需要替换init.c 文件，即可。文件名不限，但是文件名中最好不要使用英文符号和数字以外的其他字符，3. 构建项目到这里，项目配置全部完成。接下来就可以进行构建项目了。第一次构建本项目，在此项目上点击右键，选择“重建BSP 及项目
4、”。即可开始构建。之后弹出的对话框显示了构建的进度。可以点击“在后台运行”，以隐藏该对话框在构建的同时，在右下角的“构建信息”视图输出构建过程中的详细信息：注：“重新构建”将本项目中的全部源代码进行一次完全的编译和连接，花费时间较多。“构建项目”则仅仅将新修改过的源代码进行编译和连接，花费时间最少。“重建BSP及项目”，不但要完成“重新构建”的全部工作，另外还要编译与该项目有关的的LambdaEDU中内置的部分代码，花费时间最多。但是在项目刚建立后，第一次构建时需要选择“重建BSP 及项目”。以后的构建中选择“重新构建”或“构建项目”即可。另外，在替换了源代码中的文件后，需要选择“重新构建”来
5、完成该项目的构建。4. 配置虚拟机和目标机代理(1) 制作X86启动盘在 LambdaEDU 中依次点击“工具”、“Bochs”、“制作虚拟机启动映象”。对启动盘进行一些参数设置后（如下图所示），系统将自动为你生成一个PC 虚拟机的启动盘映像。(2) 配置虚拟机选择使用的网络适配器（网卡）后，点击“确定”完成配置。注意：如果计算机上有多网卡，请将其他网卡停用（包括 VMware 虚拟机添加的虚拟网卡）。(3) 创建目标机代理配置好虚拟机后，创建目标机代理：点击LambdaEDU 左下方窗口中绿色的十字符号，在弹出的窗口中选择“基于TA 的连接方式”，并点击“下一步”。在弹出的“新目标机连接配置
6、中”的这些参数，应该与之前制作启动盘时设置的参数一致。注意：名字：输入目标机的名字（缺省是 default），注意如果和现有目标机重名的话，改个名字。连接类型：默认选择 UDPIP地址：这里输入目标机（在本实验系统中是虚拟机）的 IP地址；最后点击“确定”，在目标机管理窗口中，可以看到新增加了一个名为default 的目标机节点(4) 调试应用启动虚拟机。虚拟机启动后的画面如下（其中显示的IP 地址创建虚拟机启动盘时填入的IP 地址）中设置的IP 地址）：在成功完成构建的项目ucos_x86_demo 中的“pc386_elf_tra_debug”上点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“调试”，启
7、动调试器调试生成的程序：第一次进行调试/运行，需要选择目标机，如下图，选择“Default”，点击“确定”，开始向目标机（虚拟机）下载应用程序。程序下载完成后，会弹出一个“确认透视图切换”对话框，选择“是”，切换到调试透视图。调试的界面如下：点击绿色的按钮，全速运行。注意：全速运行后，程序不能够被暂停和停止。三、实验过程中遇到的问题及体会在设置IP地址时，要求该IP地址与本计算机在同一个子网中，同时要求该 IP地址没有被网络上其他计算机使用。此外，通过构建开发环境，处次体验到了嵌入式开发工作的乐趣。22实验二 任务的基本管理一、实验目的1.理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁
8、过程；2.掌握 uC/OS-II 中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起、解挂任务）；3. 熟练使用 uC/OS-II 任务管理的基本系统调用。二、实验原理及程序结构1. 实验设计为了展现任务的各种基本状态及其变迁过程，本实验设计了 Task0、Task1 两个任务：任务 Task0 不断地挂起自己，再被任务 Task1 解挂，两个任务不断地切换执行。通过本实验，读者可以清晰地了解到任务在各个时刻的状态以及状态变迁的原因。2. 运行流程描述如下：（1）系统经历一系列的初始化过程后进入 boot_card()函数，在其中调用 ucBsp_init()进行板级初始化后，调用 main()函数；（2
9、）main()函数调用 OSInit()函数对 uC/OS-II 内核进行初始化，调用 OSTaskCreate 创建起始任务 TaskStart；（3）main()函数调用函数 OSStart()启动 uC/OS-II 内核的运行，开始多任务的调度，执行当前优先级最高的就绪任务 TaskStart；（4）TaskStart 完成如下工作：a、安装时钟中断并初始化时钟，创建 2 个应用任务；b、挂起自己(不再被其它任务唤醒)，系统切换到当前优先级最高的就绪任务Task0。之后整个系统的运行流程如下：l t1 时刻，Task0 开始执行，它运行到 t2 时刻挂起自己；l t2 时刻，系统调度处于
10、就绪状态的优先级最高任务 Task1 执行，它在 t3 时刻唤醒Task0，后者由于优先级较高而抢占 CPU；l Task0 执行到 t4 时刻又挂起自己，内核调度 Task1 执行；l Task1 运行至 t5 时刻再度唤醒 Task0；l 3. C/OS-中的任务描述一个任务通常是一个无限的循环 ，由于任务的执行是由操作系统内核调度的，因此任务是绝不会返回的，其返回参数必须定义成 void。在C/OS-中，当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态，当前任务的 CPU 使用权就会被抢占，高优先级任务会立刻得到 CPU 的控制权（在系统允许调度和任务切换的前提下）。C/OS-可以
11、管理多达 64 个任务，但目前版本的C/OS-有两个任务已经被系统占用了（即空闲任务和统计任务）。必须给每个任务赋以不同的优先级，任务的优先级号就是任务编号（ID），优先级可以从 0 到 OS_LOWEST_PR10-2。优先级号越低，任务的优先级越高。C/OS-总是运行进入就绪态的优先级最高的任务。4. 源程序说明(1) TaskStart任务TaskStart 任务负责安装操作系统的时钟中断服务例程、初始化操作系统时钟，并创建所有的应用任务：UCOS_CPU_INIT(); /* Install uC/OS-IIs clock tick ISR */ UCOS_TIMER_START();
12、 /*Timer 初始化*/ TaskStartCreateTasks(); /* Create all the application tasks */ OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); 具体负责应用任务创建的 TaskStartCreateTasks 函数代码如下，它创建了两个应用任务Task0 和 Task1：void TaskStartCreateTasks (void) INT8U i; for (i = 0; i N_TASKS; i+) / Create tasks TaskDatai = i; / Each task will display itsow
13、n information OSTaskCreate(Task0, (void *)&TaskData0, &TaskStk0TASK_STK_SIZE - 1, 5); OSTaskCreate(Task1, (void *)&TaskData1, &TaskStk1TASK_STK_SIZE - 1, 6); TaskStart 任务完成上述操作后将自己挂起，操作系统将调度当前优先级最高的应用任务Task0 运行。(2) 应用任务应用任务 Task0 运行后将自己挂起，之后操作系统就会调度处于就绪状态的优先级最高的任务，具体代码如下：void Task0 (void *pdata) INT
14、8U i; INT8U err; i=*(int *)pdata; for (;) printf(Application tasks switched %d times!nr,+count); printf(TASK_0 IS RUNNING.nr); printf(task_1 is suspended!nr); printf(*nr); err=OSTaskSuspend(5); / suspend itself 应用任务 Task1 运行后将 Task0 唤醒，使其进入到就绪队列中：void Task1 (void *pdata) INT8U i; INT8U err; i=*(int *)pdata; for (;) OSTimeDly(150); printf(Application tasks switched %d times!nr,+count); printf(task_0 is suspended!nr); printf(TASK_1 IS RUNNING.
