基于μC/OS-II的整车控制器系统设计技术

3.2 μC／OS-II的移植

μC／OS-II操作系统在XC164CS微处理器上的移植主要实现对3个文件OS_CPU.H、OS_CPU_C．C、OS_CPU A.ASM的处理。

3.2.1头文件INCLUDES.H

INCLUDES.H头文件应被包含到所有C文件的第1行。尽管包含不相关文件可能会增加文件的编译时间，但增强了代码的可移植性。用户可以编辑增加自己的头文件，但必须添加在头文件列表的最后。

3.2.2 OS_CPU.H文件

OS_CPU.H文件中包含与处理器相关的常量、宏和结构体的定义。针对XC164CS处理器，定义堆栈数据类型为16位，栈向下递减；将μC／OS-II控制中断的2个宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()定义为微控制器关闭(SETC)和打开(CLRC)中断的指令；声明OS_TASK_SW()函数，中断服务程序ISR的入口指向函数OSCtxSw()。

3.2.3 OS CPU A.ASM

μC／OS-II移植时要求用户编写4个汇编语言函数：OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()和OSTickISR()。

(1)OSStartHighRdy()

调用该函数使处于就绪状态的优先级最高的任务开始运行。由于实时操作系统是不返回的函数，所以调用后需移去堆栈栈顶的返回地址，然后执行用户调用函数OSTaskSwHook()，最后开始运行多任务，获得优先级最高的任务的指针，根据这个指针从任务堆栈中恢复所有寄存器，恢复完后执行中断返回，运行就绪态任务。

(2)OSCtxSw()

当从低优先级的任务切换到较高优先级的任务时，调用任务切换函数OSCtxSw()保存处理器的内容和任务指针到当前任务的任务堆栈，然后执行用户调用函数OSTaskSwHook()，最后从要执行任务的任务堆栈里恢复寄存器和堆栈中的内容，执行中断返回指令开始运行新的任务。

(3)OSIntCtxSw()

当需要在中断发生后切换到更高优先级的任务时，调用中断级任务切换函数OSIntCtxSw()，然后执行用户调用函数OSTaskSwHook()。因为该函数是在中断程序中被调用，所以不需要保存中断任务的寄存器；中断子程序在调用函数OSInExit()时，将返回地址压入堆栈，在这里不需要再返回，所以必须从堆栈中清理掉返回地址。

(4)OSTickISR()

OSTickISR()是μC／OS-II中的时钟节拍中断服务程序。在每个时钟节拍调用该函数，给每个处于延时的任务延时减1，并检查所有处于延时状态的任务是否延时结束成为就绪任务。然后调用OSIntExit()，如果有优先级更高的任务就绪，OSIntExit()就会进行任务调度。OSIntExit()并不返回调用者，而是用新的任务堆栈中的内容来恢复CPU现场，由中断返回执行新的任务。

3.2.4OS_CPU_C.C

用户需要编写6个C语言函数OSTaskStkInit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskSatHook()、OSTimeTickHook()。其中，唯一必要的是OSTaskStkInit()，其他5个必须声明，但可以不包含代码。

OSTaskStkInit()由任务创建函数OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()调用，在建立每个任务的时候初始化任务堆栈。开始运行这个任务就是模拟中断返回，把初始化后堆栈中保存的值恢复到各个寄存器。初始化任务堆栈时，要传递任务代码起始指针(Ptask)、参数指针(Pdata)、任务堆栈栈顶指针。任务堆栈初始化完成后，返回一个新的堆栈栈顶指针，OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()将它保存到OSTCB中。

在OS_CPU_C.C文件中可以创建5个钩子函数，使用的前提是配置文件中常量OS_CPU_HOOKS_EN使能。

至此，μC／OS-II操作系统的移植基本完成。

4 整车控制器软件多任务设计

整车控制器软件设计以实时操作系统作为开发平台，将应用程序分解成多任务，简化了系统软件的设计，保证了整车控制系统的实时性，提高了系统的稳定性与可靠性。整个系统的主程序流程如图3所示。