实时操作系统μC／OS－Ⅱ在单片机上的移植

Intel的80196KC系列单片机在中国国内有很大一批用户。支持 80196KC的C 编译器生产厂商主要有Tasking和IAR。但国内使用Tasking公司C编译器的用户较多。由于μC／OS－Ⅱ系统为源码公开的实时操作系统，因此是当前嵌入式系统开发的主要方法。但是，在μC／OS－Ⅱ网站上没有现成的移植实例。因此，有必要进行一次移植以使操作系统成为μC／OS－Ⅱ，这种移植采用的处理器为80196KC，而其编译器为Tasking c 196。

1μC／OS－Ⅱ的工作原理

μC／OS－Ⅱ是一个源码公开的实时多任务操作系统，其工作流程如图1所示。图中，任务切换的核心是利用出栈指令将各个任务的工作现场再现，并利用子程序返回指令改变PC指针以完成任务的切换。移植的关键是如何构造任务堆栈及任务切换时的出栈顺序。任务区堆栈初始化主要是模拟任务被中断后的堆栈内容。

2 80196KC的工作状态

8 0196KC是Intel公司的16位单片机，和程序运行密切相关的寄存器有指令计数器PC、堆栈指针sp、程序状态寄存器PSW、中断屏蔽寄存器 INTMASK和INTMASK1以及窗口寄存器WSR（以下将程序状态寄存器PSW、中断屏蔽寄存器INTMASK和INTMASK1、窗口寄存器 WSR统称为程序状态字）。它们可在执行子程序调用 call指令时自动将pc进栈，并在子程序返回调用RET指令时自动将pc出栈。由于80196KC有16位的寻址能力，故这一动作有2个字节进（出）栈，其中push a指令将程序状态字进栈，pop a指令将程序状态字出栈。这一动作共有4个字节进（出）栈。另外push a动作会将PSW中的中断允许位清零，故通常用push a关闭中断，而用pop a恢复中断允许。由于80196KC的时钟节拍是特定的周期性中断，当每个时钟节拍到来时，系统将对任务延时做一次裁决。因此，在这个时钟节拍可采用 80196KC中的软件定时器中断。

3 Taskingc编译器的工作细节

带参数的函数调用编译后的主要操作是先将参数进栈，然后执行call指令。在函数入口处将堆栈中的参数倒入寄存器tmp0、tmp2、tmp4和tmp6以进行操作（以下称临时寄存器）的原因主要是，堆栈一般位于RAM区，而对RAM区操作不如对寄存器操作快。如果该函数有局部变量，局部变量也是分配在堆栈中。Tasking c编译器一般用一寄存器frame01（以下称框架寄存器）对局部变量进行访问，在函数返回时执行ret操作，并对SP指针进行调整，以跳过函数参数在堆栈中的位置。中断调用和函数调用类似，中断本身虽没有参数，但进中断后要对临时寄存器进行保护。因此，应在进中断后执行push a操作，并在中断返回时使临时寄存器出栈（注意出栈顺序），然后再次执行pop a和ret操作。图2所示为堆栈区的一般结构。