新闻中心

EEPW首页 > 嵌入式系统 > 设计应用 > μCOS-II移植到ARM处理器上的几个要点

μCOS-II移植到ARM处理器上的几个要点

作者:时间:2018-09-14来源:网络收藏

uCOS II是一个源码公开、可、可固化、可剪裁和抢占式的实时多任务操作系统,其大部分源码是用ANSI C编写,与处理器硬件相关的部分使用汇编语言编写。总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度,以便于到任何一种其它的CPU上。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201809/389173.htm

uCOS II最多可支持56个任务,其内核为占先式,总是执行就绪态的优先级最高的任务,并支持Semaphore(信号量)、Mailbox (邮箱)、MessageQueue(消息队列)等多种常用的进程间通信机制。与大多商用RTOS不同的是,uCOS II公开所有的源代码。并可以免费获得,只对商业应用收取少量License费用。

uCOS II跟OS_CUP_C.C、OS_CPU_A.S、OS_CPU.H 3个文件有关,中断处理的移植占据了很大一部分内容。作为移植的一个重点,本文以标准中断(IRQ)为例讨论了移植中的中断处理。

1uCOS II系统结构

uCOS II的软硬件体系结构如图1。应用程序处于整个系统的顶层。每个任务都可以认为自己独占了CPU,因而可以设计成为一个无限循环。大部分代码是使用ANSI C语言书写的,因此uCOS II的可移植性较好。尽管如此,仍然需要使用C和汇编语言写一些处理器相关的代码。uCOS II的移植需要满足以下要求:

1)处理器的C编译器可以产生可重入代码:可以使用C调用进入和退出Critical Code(临界区代码);

2)处理器必须支持硬件中断,并且需要一个定时中断源;

3)处理器需能容纳一定数据的硬件堆栈;

4)处理器需有能在CPU寄存器与内存和堆栈交换数据的指令。

移植uCOS II的主要工作就是处理器和编译器相关代码以及BSP(Board Support Package)的编写。uCOS II处理器无关的代码提供uCOS II的系统服务,应用程序可以使用这些API函数进行内存管理、任务间通信以及创建、删除任务等。

2uCOS II移植过程中需要注意的几个问题

uCOS II移植的中断处理跟ARM体系结构和uCOS II处理中断的过程有关,必须注意这2个方面的问题才能高效移植。

2.1 ARM 处理器7种操作模式

用户模式(USER MODE)是ARM 通常执行状态,用于执行大多数应用程序;快速中断模式(FIQ MODE)支持数据传输或通道处理;中断模式(IRQ MODE)用于通用中断处理;超级用户模式(SVC MODE)是一种操作系统受保护的模式:数据中止模式(ABT MODE)指令预取指中止、数据中止时进入该模式;未定义模式(UND MODE)当执行未定义的指令时进入该模式;系统模式(SYS MODE)是操作系统一种特许的用户模式。

除了用户模式之外,其他模式都归为特权模式,特权模式用于中断服务、异常或者访问受保护的资源。

特权模式中除系统模式之外另5种模式又称为异常模式,在移植过程中必须设置中断向量表来处理异常。uCOS II的移植主要处理标准中断(IRQ)、快速中断(FIQ)和软件中断(SWI)。

2.2 uCOS II中断响应的过程

以IRQ中断为例,假设CRPS中I_bit位为0,当有IRQ中断时,CPU强制进入IRQ模式,当前的CPSR拷贝到SPSR_irq中,PC值保存在LR_irq中,置CPSR中的I位以关闭IRQ中断。数据保存之后,CPU强行从0X00000018开始执行,PC值保存了OS_CPU_IRQ_ISR()的地址, 然后执行OS_CPU_IRQ_ISR()。在OS_CPU_IRQ_ISR()中OS_CPU_IRQ_ISR_Handler()被调用来检测中断源并执行中断。OS_CPU_IRQ_ISR_Handler()返回以后,OS_CPU_IRQ_ISR()又调用OSIntExit()来确认是否有比ISR优先级更高的任务要执行。如果当前中断任务仍然是优先级最高的任务,OSIntExit()返回,OS_CPU_IRQ_ISR()弹出中断堆栈,如果优先级更高的任务需要执行,OSIntExit()调用OSIntCtxSw()执行优先级更高的任务。

2.3 uCOS II的临界段代码

uCOS II使用关中断来保护临界代码。它定义了2个宏来开中断(OS_EXIT_CRITICAL()),关中断(OS_ENTER_CRITICAL())。OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()有3种方法来实现,uCOS II建议使用第3种方法可以保存当前处理器状态的值。

3uCOS II移植过程中的中断处理

uCOS II中断处理跟CRT.S、OS_CPU_A.S和BSP.C有关,其移植过程主要有以下几个步骤。

3.1 在CRT.S中设置中断向量表

ARM的中断向量表位于ROM 的最底部,其地址范围为0X00000000~0X0000001C,设置如下:

VECTORS:LDR PC,RESET_ADDR

LDR PC,UNDEF_ADDR

LDR PC,SWI_ADDR

LDR PC,PABT_ADDR

LDR PC,DABT_ADDR

NOP

LDR PC,IRQ_ADDR

LDR PC,FIQ_ADDR

RESET_ADDR:。 WORD RESET_HANDLER

UNDEF_ADDR:.WORD UNDEF—HANDLER

SWI_ADDR:.WORD SWI HANDLER

PABT_ADDR:.WORD PABT_HANDLER

DABT_ADDR:.WORD DABT_ HANDLER

WORD 0

IRQ_ADDR:.WORD IRQ_HANDLER

FIQ_ADDR:.WORD FIQ HANDLER

UNDEF_HANDLER:B UNDEF_HANDLER

SWI_HANDLER: B SWI_HANDLER

PABT_HANDLER: B PABT_HANDLER

DABT_HANDLER: B DABT_HANDLER

IRQ_HANDLER: B OS_CPU_IRQ_ISR

FIQ_HANDLER: B OS_CPU_FIQ_ISR

这里设置了标准中断异常(IRQ)和快速中断异常(FIQ)的中断入口,其余异常都设置为死循环,当发生这些异常的时候,必须使系统复位才能退出死循环。

3.2 移植中断任务切换

中断任务切换(OSIntCtxSw)和任务切换函数(OSCtxSw)比较相似,主要有以下几步组成:

1)调用OSTask SwHook()

2)OSPrioCur=OSPrioHighRdy

3)OSTCBCur=OSTCBHighRdy

4)SP=OSTCBHighRdy-》OSTCBStkPtr

//获取高优先级的任务堆栈指针

5)从高优先级的任务的堆栈中弹出高优先级的任务上下文

6)执行高优先级的任务

3.3 移植中断服务程序

以IRQ中断为例中断服务程序(OS_CPU_IRQ_ISR)主要依据上面所描述的“uCOS II中断响应的过程”编写,其主要代码如下:

……

LDR R0,OS_IntNesting

LDRB R1,[R0]

ADD R1,R1,#1

STRB R1,[R0]

CMP R1,#l

BNE OS_CPU_IRQ_ISR_1

LDR R4,OS_TCBCur

上一页 1 2 3 下一页

评论

技术专区

关闭