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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩
2、子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味
3、道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人
4、生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅嵌入式系统RTEOSCOSII的移植主要内容n移植规划移植规划nC/OS-II的移植的移植n嵌入式系统的初始化嵌入式系统的初始化移植C/OS-IIn概述 要移植一个操作系统到一个特定的CPU体系结构并不是一件很容易的事情，它对移植者有以下要求：1 对目标体系结构要有很深了解；2 对OS原理要有较深入的了解；3 对所使用的编译器要有较深入的了解；4 对需要移植的操作系统要有相当的了解；5 对具体使用的芯片也要一定的了解 要移植一个操作系统到一个特
5、定的CPU体系结构上并不是一件很容易的事情，它对移植者有以下要求：1 对目标体系结构要有很深了解；2 对OS原理要有较深入的了解；3 对所使用的编译器要有较深入的了解；4 对需要移植的操作系统要有相当的了解；5 对具体使用的芯片也要一定的了解。 概述 要移植一个操作系统到一个特定的CPU体系结构上并不是一件很容易的事情，它对移植者有以下要求：1 对目标体系结构要有很深了解；2 对OS原理要有较深入的了解；3 对所使用的编译器要有较深入的了解；4 对需要移植的操作系统要有相当的了解；5 对具体使用的芯片也要一定的了解。参考ARM公司的ARM体系结构文档参考嵌入式实时操作系统C/OS-II 一书参
6、考ADS软件自带的编译器和连接器手册参考嵌入式实时操作系统C/OS-II 一书参考具体芯片的数据手册和使用手册因为第4点的影响是全局性的，它决定移植代码的框架和功能。所以重点介绍第4点。主要内容主要内容n移植规划移植规划nC/OS-II的移植的移植n嵌入式系统的初始化嵌入式系统的初始化 C/OSC/OS-II-II的文件结构的文件结构 C/OS-II移植应用程序（用户代码）C/OS-II（与处理器无关代码）OS_CORE.cOS_FLAG.c. C/OS-II配置（与应用相关）OS_CFG.HINCLUDES.H C/OS-II移植（与处理器相关代码）CPU定时器 硬件软件C/OS-II硬件软
7、件体系结构用于产生系统时钟移植时需要编写的代码移植移植 C/OS-II满足的条件满足的条件 n处理器的C编译器能产生可重入代码 n在程序中可以打开或者关闭中断 n处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10100Hz之间） n处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈（通常是几千字节） n处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器的内容存储和读出到堆栈（或者内存）的指令 什么是可重入代码什么是可重入代码 n可重入的代码指的是一段可以被多个任务同时调用，而不必担心会破坏数据的代码（比如：一个函数）n即：可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他
8、的任务重新调用，而影响函数中的数据 可重入代码举例可重入代码举例程序1：可重入型函数void swap(int *x, int *y)int temp;temp=*x;*x=*y;*y=temp;非可重入代码举例非可重入代码举例程序2：非可重入型函数int temp;void swap(int *x, int *y)temp=*x;*x=*y;*y=temp;不可重入函数被中断破坏不可重入函数被中断破坏如何使函数具有可重入性如何使函数具有可重入性 使Swap()函数具有可重入性的条件：n把Temp定义为局部变量n调用Swap()函数之前关中断，调用 后再开中断n用信号量禁止该函数在使用过程中
9、被再次调用 概述 根据C/OS-II的要求，移植C/OS-II到一个新的体系结构上需要提供2个或3个文件： OS_CPU.H（C语言头文件） OS_CPU_C.C（C程序源文件） OS_CPU_A.ASM（汇编程序源文件） 其中OS_CPU_A.ASM在某些情况下不需要，但极其罕见。不需要OS_CPU_A.ASM的必须满足以下苛刻条件： 1.可以直接使用C语言开关中断； 2.可以直接使用C语言编写中断服务程序； 3.可以直接使用C语言操作堆栈指针； 4.可以直接使用C语言保存CPU的所有寄存器。 移植需要编写的文件 概述移植内容类型所属文件描述BOOLEAN、INT8U、INT8S、数据类型O
10、S_CPU.H与编译器无关的数据类型OS_STK数据类型OS_CPU.H堆栈的数据类型OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()宏OS_CPU.H开关中断的代码OS_STK_GROWTH常量OS_CPU.H定义堆栈的增长方向OS_TASK_SW函数OS_CPU.H任务切换时执行的代码OSTaskStkInit()函数OS_CPU_C.C任务堆栈初始化函数OSInitHookBegin()、OSInitHookEnd()、函数OS_CPU_C.CC/OS-II在执行某些操作时调用的用户函数，一般为空OSStartHighRdy()函数*OS_CPU_A.ASM进
11、入多任务环境时运行优先级最高的任务， OSIntCtxSw()函数*OS_CPU_A.ASM中断退出时的任务切换函数OSTickISR()中断服务程序*OS_CPU_A.ASM时钟节拍中断服务程序 实际上，还有一个文件很重要，它就是IRQ.INC，它定义了一个汇编宏，它是C/OS-II for ARM7通用的中断服务程序的汇编与C函数接口代码接口代码。时钟节拍中断服务程序也没有移植，因为其与芯片和应用都强烈相关，需要用户自己编写，不过可以通过IRQ.INC简化用户代码的编写。 移植代码包括的主要内容关于头文件includes.h和config.hn C/OS-II要求所有.C文件的都要包含头文
12、件includes.h，这样使得用户项目中的每个.C文件不用分别去考虑它实际上需要哪些头文件。n 使用INCLUDES.H的缺点是它可能会包含一些实际不相关的头文件，这意味着每个文件的编译时间可能会增加，但却增强了代码的可移植性。 在移植中另外增加了一个头文件config.h，要求所有用户程序必须包含config.h，在config.h中包含includes.h和特定的头文件和配置项。而C/OS-II的系统文件依然只是包含includes.h，即C/OS-II的系统文件完全不必改动。所有的配置改变包括头文件的增减均在config.h中进行，而includes.h定下来后不必改动（C/OS-II
13、的系统文件需要包含的东西是固定的）。这样，C/OS-II的系统文件需要编译的次数大大减少，编译时间随之减少。 congfig.hUC/OS内核文件Includes.h用户程序设置与处理器和编译器相关的代码设置与处理器和编译器相关的代码nOS_CPU.H中定义了与编译器相关的数据类型。比如：INT8U、INT8S等。n与 ARM处理器相关的代码，使用OS_ENTER_CRITICAL() 和OS_EXIT_CRITICAL() 宏开启关闭中断n设置堆栈的增长方向 ：堆栈由高地址向低地址增长 编写OS_CPU.H C/OS-II使用结构常量OS_STK_GROWTH中指定堆栈的生长方式：置OS_S
14、TK_GROWTH为0表示堆栈从下往上长。 置OS_STK_GROWTH为1表示堆栈从上（高地址）（高地址）往下（低地址）（低地址）长。 虽然ARM处理器核对于两种方式均支持，但ADS的C语言编译器仅支持一种方式，即从上往下长，并且必须是满递减堆栈，所以OS_STK_GROWTH的值为1。#define OS_STK_GROWTH 1 堆栈生长方式 编写OS_CPU.H C/OS-II不使用C语言中的short、int、long等数据类型的定义，因为它们与处理器类型有关，隐含着不可移植性与处理器类型有关，隐含着不可移植性。代之以移植性强的整数数据类型，这样，既直观又可移植，不过这就成了必须移植
15、的代码。根据ADS编译器的特性，这些代码如下程序清单所示（与编译有关）。typedefunsigned char BOOLEAN; typedefunsigned char INT8U;typedefsigned char INT8S;typedefunsigned short INT16U;typedefsigned short INT16S;typedefunsigned int INT32U;typedefsigned int INT32S;typedeffloat FP32;typedefdouble FP64;typedefINT32U OS_STK;不依赖于编译的数据类型设置设置i
16、ncludes.htypedef unsigned char BOOLEAN;typedef unsigned char INT8U; typedef signed char INT8S; typedef unsigned int INT16U; typedef signed int INT16S; typedef unsigned long INT32U; typedef signed long INT32S; typedef float FP32; typedef double FP64; typedef unsigned long OS_STK; typedef unsigned lon
17、g OS_CPU_SR; extern int INTS_OFF(void); extern void INTS_ON(void);#define OS_ENTER_CRITICAL() cpu_sr = INTS_OFF(); #define OS_EXIT_CRITICAL() if(cpu_sr = 0) INTS_ON(); #define OS_STK_GROWTH 1 /*从高向低*/程序状态寄存器（程序状态寄存器（CPSR）n 条件位条件位：nN = 1-结果为负,0-结果为正或0nZ = 1-结果为0,0-结果不为0nC =1-进位，0-借位nV =1-结果溢出，0结果没溢出n
18、Q Q 位位：n仅ARM 5TE/J架构支持n指示增强型DSP指令是否溢出nJ J 位位n仅ARM 5TE/J架构支持nJ = 1: 处理器处于Jazelle状态n中断禁止位中断禁止位：nI = 1: 禁止 IRQ.nF = 1: 禁止 FIQ.nT BitT Bitn仅ARM xT架构支持nT = 0: 处理器处于 ARM 状态nT = 1: 处理器处于 Thumb 状态nModeMode位位( (处理器模式位处理器模式位):):n0b10000Usern0b10001FIQn0b10010IRQn0b10011Supervisorn0b10111Abortn0b11011Undefined
19、n0b11111System2731N Z C V Q2867I F T mode1623 815 54024fsxc U n d e f i n e dJ 编写OS_CPU.H C/OS-II运行时，处理器可能处于的模式如下图所示：使用软中断SWI作底层接口Thumb指令集ARM指令集用户模式系统模式用户任务使用的处理器模式ARM7内核具有的指令集ARM指令用户模式ARM指令系统模式Thumb指令系统模式Thumb指令用户模式 编写OS_CPU.H 为了使底层接口函数与处理器状态无关，同时在任务调用相应的函数不需要知道函数位置，在移植中使用软中断指令SWI作为底层接口，使用不同的功能号区分不
20、同的函数。软中断功能号分配如下表所示，未列出的为保留功能。 使用软中断SWI作底层接口功能号接口函数简介0x00void OS_TASK_SW(void)任务级任务切换函数0x01_OSStartHighRdy(void)运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02void OS_ENTER_CRITICAL(void)关中断0x03Void OS_EXIT_CRITICAL(void)开中断0x80Void ChangeToSYSMode(void)任务切换到系统模式0x81Void ChangeToUSRMode(void)任务切换到用户模式0x82Void TaskI
21、sARM(INT8U prio)任务代码是ARM代码0x83Void TaskIsTHUMB(INT8U prio)任务代码是THUMB代码 编写OS_CPU.H 用软中断作为操作系统的底层接口就需要在C语言中使用SWI（SoftWare Interrupt）指令。在ADS中，有一个关键字_swi，用它声明一个不存在的函数，则调用这个函数就在调用这个函数的地方插入一条SWI指令，并且可以指定功能号。同时，这个函数也可以有参数和返回值，其传递规则与一般函数相同。 使用软中断SWI作底层接口/* 任务级任务切换函数 */_swi(0x00) void OS_TASK_SW(void); /* 运行
22、优先级最高的任务 */_swi(0x01) void _OSStartHighRdy(void); /* 关中断 */_swi(0x02) void OS_ENTER_CRITICAL(void); /* 开中断 */_swi(0x03) void OS_EXIT_CRITICAL(void); /* 任务切换到系统模式 */_swi(0x80) void ChangeToSYSMode(void); /* 任务切换到用户模式 */_swi(0x81) void ChangeToUSRMode(void); /* 任务代码是ARM代码 */_swi(0x82) void TaskIsARM(I
23、NT8U prio);/* 任务代码是THUMB代码 */_swi(0x83) void TaskIsTHUMB(INT8U prio);程序中调用软中断时使用的函数名软件中断号该调用不返回参数编写OS_CPU_C.CnC/OS-IIC/OS-II的移植要求用户编写的移植要求用户编写1010个个C C函数：函数：nOSTaskStkInitOSTaskStkInit（）：（）： OSTaskCreat OSTaskCreat（）和（）和OSTaskCreatExtOSTaskCreatExt（）通过调用（）通过调用 本函数，初始化任务的栈结构本函数，初始化任务的栈结构nOSTaskCreate
24、HookOSTaskCreateHook（）：每当添加任务时由（）：每当添加任务时由OS_TCBInit( )OS_TCBInit( )函数调用函数调用nOSTaskDelHookOSTaskDelHook（）：（）： 任务被删除后由任务被删除后由OSTaskDelOSTaskDel（）调用（）调用nOSTaskSwHookOSTaskSwHook（）：（）： 任务切换时两种情况均会调用该函数任务切换时两种情况均会调用该函数nOSTaskIdleHookOSTaskIdleHook（）：（）：OSTaskIdleOSTaskIdle（）函数可调用该函数实现（）函数可调用该函数实现CPUCPU低
25、功耗模式低功耗模式nOSTimeTickHookOSTimeTickHook（）：本函数在每个时钟节拍都会被（）：本函数在每个时钟节拍都会被OSTimeTickOSTimeTick（）调用（）调用nOSInitHookBeginOSInitHookBegin（）：进入（）：进入OSInitOSInit（）函数后本函数会立即被调用（）函数后本函数会立即被调用nOSInitHookEndOSInitHookEnd（）：（）： OSInit OSInit（）函数返回之前被调用（）函数返回之前被调用nOSTCBInitHookOSTCBInitHook（）：（）：OS_TCBInit( )OS_TCB
26、Init( )在调用在调用OSTaskCreateHookOSTaskCreateHook（）之前将先（）之前将先 调用本函数调用本函数n唯一必要的函数是唯一必要的函数是OStaskStkInitOStaskStkInit（），其他（），其他9 9个函数必须声明，但不一定个函数必须声明，但不一定要包含任何代码要包含任何代码编写OS_CPU_C.C 该函数用于初始化任务堆栈，使任务的堆栈看起来就像刚发生中断一样。即任务被执行时，就像从中断返回一样。 在编写此函数之前，必须先确定任务的堆栈结构。而任务的堆栈结构是与CPU的体系结构、编译器有密切的关联。本移植的堆栈结构如下图所示。 OSTaskSt
27、kInit( )任务入栈的其它数据LRR12R11R10R9R8. 栈底 任务环境开始 SPPCR2R1R0OSEnterSum空闲空间编写OS_CPU_C.COSTaskStkInit( )OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt) OS_STK *stk; opt = opt; stk = ptos; *stk = (OS_STK) task; *-stk = (OS_STK) task; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-st
28、k = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = (unsigned int) pdata; *-stk = (USER_USING_MODE|0x00); *-stk = 0; return (stk); 入栈的数据任务入栈的其它数据LRR12R11R10R9R8. 栈底 任务环境开始 SPPCR2R1R0OSEnterSum空闲空间编写OS_CPU_C.COSTaskStkInit( )OS_STK *OSTaskStkInit (vo
29、id (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt) OS_STK *stk; opt = opt; stk = ptos; *stk = (OS_STK) task; *-stk = (OS_STK) task; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = 0; *-stk = (unsigned int) pda
30、ta; *-stk = (USER_USING_MODE|0x00); *-stk = 0; return (stk); 该数据比较特别，它用于保存该任务关中断的次数，它在调用OS_ENTER_CRITICAL( )时加1，在调用OS_EXIT_CRITICAL( )时减1。 这样每个任务都可以独立控制本任务的中断允许状态，而不会影响其它任务的中断允许状态。因此关中断和开中断就可以嵌套。 编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序 操作系统与硬件相关的底层函数使用软件中断作为接口，如下表所示。n 移植代码中一个重要的工作就是为这些软件中断编写服务程序功能号接口函数简介0x00void OS_
31、TASK_SW(void)任务级任务切换函数0x01_OSStartHighRdy(void)运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02void OS_ENTER_CRITICAL(void)关中断0x03Void OS_EXIT_CRITICAL(void)开中断0x80Void ChangeToSYSMode(void)任务切换到系统模式0x81Void ChangeToUSRMode(void)任务切换到用户模式0x82Void TaskIsARM(INT8U prio)任务代码是ARM代码0x83Void TaskIsTHUMB(INT8U prio)任务代码是T
32、HUMB代码编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码功能号接口函数简介0x00void OS_TASK_SW(void)任务级任务切换函数0x01_OSStartHighRdy(void)运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02void OS_ENTER_CRITICAL(void)关中断0x03Void OS_EXIT_CRIT
33、ICAL(void)开中断0x80Void ChangeToSYSMode(void)任务切换到系统模式0x81Void ChangeToUSRMode(void)任务切换到用户模式0x82Void TaskIsARM(INT8U prio)任务代码是ARM代码0x83Void TaskIsTHUMB(INT8U prio)任务代码是THUMB代码void SWI_Exception(int SWI_Num, int *Regs) OS_TCB *ptcb; switch(SWI_Num) case 0x02: / 关中断 . case 0x03: / 开中断 . case 0x80: / 任
34、务切换到系统模式 . case 0x81: / 任务切换到用户模式 . case 0x82: / 任务代码是ARM代码 . case 0x83: / 任务代码是Thumb代码 . default: 这两个软件中断使用汇编代码完成编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码 C/OS-II的启动多任务环境的函数叫做OSStart()，用户在调用OSStart(
35、)之前，必须已经建立了一个或更多任务。OSStart()最终调用函数OSStartHighRdy()运行多任务启动前优先级最高的任务。 void OSStartHighRdy(void) _OSStartHighRdy(); 该函数在Os_cpu_a.s文件中实现。编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码 关中断和开中断是为了保护临界段代码。这些代码与处
36、理器有关，是需要移植的代码。在ARM处理器核中关中断和开中断时通过改变程序状态寄存器CPSR中的相应控制位实现。由于使用了软件中断，程序状态寄存器CPSR保存到程序状态保存寄存器SPSR中，软件中断退出时会将SPSR恢复到CPSR中，所以程序只要改变程序状态保存寄存器SPSR中的相应的控制位就可以了。 编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码void S
37、WI_Exception(int SWI_Num, int *Regs) . case 0x02: / 关中断 _asm MRS R0,SPSR ORR R0,R0,#NoInt MSR SPSR_c,R0 OsEnterSum+; break; case 0x03: / 开中断 if (-OsEnterSum = 0) _asm MRS R0,SPSR BIC R0,R0,#NoInt MSR SPSR_c,R0 break; .每关闭一次中断，中断关闭计数器加1每调用一次开中断函数，该计数器减1，为0时允许打开中断关闭中断打开中断编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x0
38、0任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码 它们可以在任何情况下使用。它们改变程序状态保留寄存器程序状态保留寄存器SPSRSPSR的相应位段，而程序状态保留寄存器会在软件中断退出时复制到程序状态寄存程序状态寄存器器CPSRCPSR，任务的处理器模式就改变了。 编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断
39、0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码void SWI_Exception(int SWI_Num, int *Regs) . case 0x80: / 任务切换到系统模式 _asm MRS R0,SPSR BIC R0,R0,#0x1f ORR R0,R0,#SYS32Mode MSR SPSR_c,R0 break; case 0x81: / 任务切换到用户模式 _asm MRS R0,SPSR BIC R0,R0,#0x1f ORR R0,R0,#USR32Mode MSR SPSR_c,R0 bre
40、ak; .使用内嵌汇编将处理器模式切换到用户模式使用内嵌汇编将处理器模式切换到系统模式编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码 任务可以使用ARM的两种指令集的任意一种运行，但是任务建立时默认的只是一种指令集。如果任务使用的第一条指令与默认的指令集不同，则程序运行错误。所以增加两个函数TaskIsARM()和TaskIsTHUMB()用于改变任务建立时用
41、于改变任务建立时默认的指令集。默认的指令集。 它们都有唯一的参数：需要改变的任务的优先级，值得注意的是，这两个函数必须在相应的任务建立后但还没有运行时调用。 编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是ARM代码0x83任务代码是THUMB代码 . case 0x82: / 任务代码是ARM代码 if (Regs0 OSTCBStkPtr1 &= (1 5); break; case 0x83: /
42、 任务代码是Thumb代码 if (Regs0 OSTCBStkPtr1 |= (1 5); break; .被设置的任务号一定不能大于最低优先级任务获取指定任务的任务控制块的地址修改任务堆栈中CPSR的值，在任务重新运行时，切换到ARM指令方式修改任务堆栈中CPSR的值，在任务重新运行时，切换到Thumb指令方式CPSR：程序状态寄存器程序状态寄存器编写OS_CPU_C.C软件中断异常服务程序功能号简介0x00任务级任务切换函数0x01运行优先级最高的任务,由OSStartHighRdy产生0x02关中断0x03开中断0x80任务切换到系统模式0x81任务切换到用户模式0x82任务代码是AR
43、M代码0x83任务代码是THUMB代码注意： 这两个函数必须在相应的任务建立后但还没有运行时调用。 如果在低优先级的任务中创建高优先级的任务就十分危险了。此时，解决的方法有三种：(1)高优先级任务使用默认的指令集；(2)改变函数OSTaskCreateHook()使任务默认不是处于就绪状态，建立任务后调用函数OSTaskResume()来使任务进入就绪状态；(3)建立任务时禁止任务切换，调用函数 TaskIsARM()或TaskIsTHUMB()后再允许任务切换。编写OS_CPU_C.C 在Os_cpu_c.c文件中还有许多Hook（）函数，它们在某个特定的系统动作时被调用，允许执行函数中的用
44、户代码。这些函数默认是空函数，用户根据实际情况添加相关代码。它们分别如下表所示。Hook( )函数函数名被执行条件OSInitHookBegin( )在开始执行OSInit( )函数时被执行OSInitHookEnd( )在OSInit()函数结束时被执行OSTaskCreateHook( )在任务建立时被调用OSTaskDelHook( )在任务删除时被调用OSTaskSwHook( )在进行任务切换时被调用OSTaskStatHook( )被统计任务调用，每秒执行一次OSTCBInitHook( )在建立所有的TCB后，由OSTCBInit函数调用OSTimeTickHook( )每个时钟
45、节拍产生后被调用OSTaskIdleHook( )由空闲任务调用 移植C/OS-IIn编写OS_CPU_A.ASM在OS_CPU_A.ASM文件中有：n软件中断的汇编接口程序n任务切换程序nOS启动时运行就绪最高优先级任务的程序OS_CPU_A.ASMnC/OS-II的移植要求用户编写4个汇编语言函数：nOSStartHighRdy（）nOSCtxSw（）nOSIntCtxSw（）nOSTickISR（）n如果编译器支持插入行汇编代码，就可以将所有与处理器相关的代码放到OS_CPU_C.C文件中，而不必再有单独的汇编语言文件 编写OS_CPU_A.ASM 在调用软中断之后，处理器切换到ARM指
46、令和管理模式下工作。在执行软件中断服务函数之前，要提取中断号和其它入口参数，这些通过软件中断接口程序完成。软件中断汇编接口SoftwareInterrupt LDR SP, StackSvc STMFD SP!, R0-R3, R12, LR MOV R1, SP MRS R3, SPSR TST R3, #T_bit LDRNEH R0, LR,#-2 BICNE R0, R0, #0xff00 LDREQ R0, LR,#-4 BICEQ R0, R0, #0xFF000000 CMP R0, #1 LDRLO PC, =OSIntCtxSw LDREQ PC, =_OSStartHigh
47、Rdy BL SWI_Exception LDMFD SP!, R0-R3, R12, PC 保护被中断的现场将要用到的寄存器压栈判断中断前的指令集类型从产生软件中断的指令中提取中断号ARMThumb根据不同的中断号执行不同的程序返回被中断的任务中断号执行程序0进行任务切换1启动多任务环境，运行就绪的最高优先级任务其它软件中断服务函数 编写OS_CPU_A.ASM C/OS-II是抢占式实时操作系统，得到运行的始终是就绪条件下最高优先级的任务。当处于运行状态的任务因为某种原因进入就绪态，或者有其它更高优先级的任务进入就绪态，操作系统内核就要运行别的就绪任务，这时需要进行任务切换。 任务切换代码
48、编写OS_CPU_A.ASM 任务切换代码任务切换可能发生的情况有两种任务切换可能发生的情况有两种： 1.当前运行的任务主动交出CPU控制权，通常发生在等待某个事件或是调用系统延时。调用函数OS_TASK_SW( ) 2.发生中断，使更高优先级的任务进入就绪状态，内核剥夺当前任务的运行资格。即发生在中断退出时。调用函数OSIntCtxSw( )SPSR：程序状态保留寄存器程序状态保留寄存器CPSR：当前当前程序状态寄存器程序状态寄存器 编写OS_CPU_A.ASM 虽然OS_TASK_SW( )和OSIntCtxSw( )的执行条件不同，但是它们的功能相同，只要稍作处理就可以它们共用一段任务切
49、换代码。这些处理就是保证在执行任务切换前两者的任务现场是一致的。共同执行的任务切换代码是“OSIntCtxSw” 其中OS_TASK_SW( )是通过软件中断软件中断0完成的，通过前面的分析，可以知道执行任务切换时的现场环境如下所示，同时R3中保存着SPSR，它是任务中断前CPSR的备份。任务切换代码任务入栈的其它数据LRR12R3R2R1R0空闲空间 栈底 任务环境开始 SP 编写OS_CPU_A.ASMOSIntCtxSw保存当前任务的寄存器组及其它修改当前任务的TCB堆栈指针用将要运行任务的优先级和TCB指针更新OSPrioHighRdy和OSTCBCur恢复新任务的寄存器组及其它运行新
50、任务流程图 编写OS_CPU_A.ASMOSIntCtxSw保存当前任务的寄存器组及其它修改当前任务的TCB堆栈指针用将要运行任务的优先级和TCB指针更新OSPrioHighRdy和OSTCBCur恢复新任务的寄存器组及其它运行新任务流程图OSIntCtxSw ;下面为保存任务环境 LDR R2, SP, #20 ;获取PC LDR R12, SP, #16 ;获取R12 MRS R0, CPSR ;保存LR,PC及R4-R12 MSR CPSR_c, #(NoInt | SYS32Mode) MOV R1, LR STMFD SP!, R1-R2 STMFD SP!, R4-R12 ;获取R
51、0-R3，并出栈R12和PC寄存器 MSR CPSR_c, R0 LDMFD SP!, R4-R7 ADD SP, SP, #8 ;保存R0-R3 MSR CPSR_c, #(NoInt | SYS32Mode) STMFD SP!, R4-R7 ;获取OsEnterSum，并保存CPSR,OsEnterSum LDR R1, =OsEnterSum LDR R2, R1 STMFD SP!, R2, R3 .PCLRR12R11R10R9R7R5R4R3R2R1R0R6R8CPSROSEnterSum切换至系统模式获取任务运行时的各寄存器并将它们压栈恢复之前的模式读出压栈的数据任务环境保存结
52、束后的栈结构 编写OS_CPU_A.ASMOSIntCtxSw修改当前任务的TCB堆栈指针用将要运行任务的优先级和TCB指针更新OSPrioHighRdy和OSTCBCur保存当前任务的寄存器组及其它恢复新任务的寄存器组及其它运行新任务OSIntCtxSw . ;保存当前任务堆栈指针到当前任务的TCB LDR R1, =OSTCBCur LDR R1, R1 STR SP, R1 BL STaskSwHook ;调用钩子函数 ;OSPrioCur = OSPrioHighRdy LDR R4, =OSPrioCur LDR R5, =OSPrioHighRdy LDRB R6, R5 STRB
53、 R6, R4 ;OSTCBCur R0BIC R0, R0, #MODEMASK ; 安全起见，屏蔽模式位以外的其它位ORR R1, R0, #IRQMODE ; 把设置模式位设置成需要的模式（IRQ）MSR CPSR_cxsf, R1 ; 转到IRQ 模式LDR SP, =UndefStack ; 设置SP_irqORR R1,R0,#FIQMODEMSR CPSR_cxsf, R1 ; FIQModeLDR SP, =FIQStackORR R1, R0, #SVCMODEMSR CPSR_cxsf, R1 ; SVCModeLDR SP, =SVCStack六、初始化应用程序执行环境六
54、、初始化应用程序执行环境l映像一开始总是存储在映像一开始总是存储在ROM/Flash ROM/Flash 里面的，其里面的，其RO RO 部分既可部分既可以在以在ROM/FlashROM/Flash里面执行，也可以转移到速度更快的里面执行，也可以转移到速度更快的RAM RAM 中中去；而去；而RW RW 和和ZI ZI 这两部分必须是需要转移到可写的这两部分必须是需要转移到可写的RAM RAM 里里去的。所谓应用程序执行环境的初始化，就是完成必要的去的。所谓应用程序执行环境的初始化，就是完成必要的从从ROM ROM 到到RAM RAM 的数据传输和内容清零。的数据传输和内容清零。六、初始化六、
55、初始化C C环境环境n在目标文件中，代码、数据放在不同的段中。源文件编译链接生成含.data、.text段的目标文件，且链接器生成的.data段是以系统RAM为参考地址n故在系统启动时需要拷贝ROM或FLASH中的.data段到RAM，以完成对RAM的初始化。在初始化期间应将系统需要读写的数据和变量从ROM拷贝到RAM里运行链接器产生的符号表链接器产生的符号表n符号由链接器自动产生，只读段（read-only RO）就是代码段，读写段（read-write RW）是已经初始化的全局变量，而零初始化段（zero-initialized section ZI）中存放未初始化的全局变量；初始化初始化
56、C C环境（环境（2 2）nC环境初始化，就是利用上述符号初始化RW和ZI段以使后面使用的全局变量的C程序正常运行；n这里有两个循环，第一个循环把预初始化的数据段RW（位于代码段的后面）复制到RAM中，另一个循环把未初始化的数据段ZI初始化为0，也就是实现把从ROM中的.data段拷贝到RAM，对ZI段内的数据初始化为0，以完成对C环境的实始化；初始化初始化C C环境（环境（3 3）改变处理器模式改变处理器模式l除用户模式以外，其他除用户模式以外，其他6 6 种模式都是特权模式。因为在种模式都是特权模式。因为在初始化过程中许多操作需要在特权模式下才能进行（比初始化过程中许多操作需要在特权模式下
57、才能进行（比如如CPSR CPSR 的修改），所以要特别注意不能过早地进入用的修改），所以要特别注意不能过早地进入用户模式。一般地，在初始化过程中会经历以下一些模式户模式。一般地，在初始化过程中会经历以下一些模式变化：变化：七、调用七、调用C C程序程序n对main函数的调用进入uc/OS的入口，通过这个入口就进入uC/OS的主函数，启动对uC/OS的初始化n例 IMPORT Main b Main ;C EntryuC/OSuC/OS系统的初始化系统的初始化n完成了前面的硬件初始化和运行环境的相关设置后，进入Main()， Main()是uC/OS的入口函数，启动对uC/OS的初始化ARMA
58、RM的硬件抽象层的硬件抽象层uHALuC/OSuHALuC/OSnARM公司为操作系统的开发提供了一个硬件抽象层HAL，称为uHAL；n从结构上看，uHAL是一组库程序，需要说明的是，uHAL并不是专门为uC/OS准备的，甚至也不是专为操作系统内核准备的；nuHAL只是个针对ARM核的函数库；nuC/OS是建立在uHAL的基础之上的；uC/OSuC/OS系统的初始化（系统的初始化（2 2）ARMTargetInit()ARMTargetInit()函数结构函数结构ARMTargetInit()ARMTargetInit()调调uHALuHAL打印接口打印系统信息打印接口打印系统信息调用调用uH
59、ALuHAL函数禁止所有中断函数禁止所有中断调用调用uHALuHAL函数对中断初始化函数对中断初始化uHALuHAL函数对函数对ARMARM计数器初始化计数器初始化结束结束uHALuHAL的功能的功能nuHAL的作用之一是在操作系统本身进入正常运行之前，为系统提供基本的输入输出手段，例如uHALr_printf()等；nuHAL还要为操作系统的运行准备一个基本的运行环境，具体包括下列各种初始化：n通过uHAL_ResetMMU()，将MMU设置在一个确定的初始状态；n通过ARMDisable()关闭中断；n通过uHAL_InitInterrupts()设置中断向量处理程序；n通过uHAL_InitTimer()对系统使用的计数器进行初始化ARMTargetStart()ARMTargetStart()的分析的分析n创建了任务之后，ARMTargetStart()调用uHALr_InstallSystemTimer()创建一个系统时钟，为时钟中断做好准备；
