μC/OS-Ⅱ在ATmega128上的移植Step by Step

作者：时间：2016-10-08 来源：网络

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本文详细介绍了把μC/OS-Ⅱ移植到ATMEL公司的8位微控制器ATmega128上的全过程。所谓移植，就是使一个实时内核能在

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201610/305777.htm

某个微处理器或微控制器上运行。在移植之前，希望读者能熟悉所用微处理器和C编译器的特点。

1 ATmega128的内核特点

之所以要先介绍ATmega128 MCU内核特点，是因为在μC/OS-Ⅱ的移植过程中，仍需要用户用C语言和汇编语言编写一些与微

处理器相关的代码。这里主要介绍ATmega128与μC/OS-Ⅱ移植相关的内核特点。如果读者已经对ATmega128 比较了解了，

那就不必阅读这一部分了。

1.1微控制器 (MCU)

ATmega128的MCU包括一个算术逻辑单元(ALU)，一个状态寄存器(SREG)，一个通用工作寄存器组和一个堆栈指针。状态

寄存器(SREG)的最高位I是全局中断允许位。如果全局中断允许位为零，则所有中断都被禁止。当系统响应一个中断后，I位将由硬件自动清“0”;当执行中断返回(RETI)指令时，I位由硬件自动置“1” ，从而允许系统再次响应下一个中断请求。

通用工作寄存器组是由32个8位的通用工作寄存器组成。其中R26～R31这6个寄存器还可以两两合并为3个16位的间接地址寄存器。这些寄存器可以用来对数据存储空间进行间接寻址。这3个间接地址寄存器的名称为：X寄存器、Y寄存器、Z寄存器。其中Z寄存器还能用作对程序存储空间进行间接寻址的寄存器。有些AVR C语言编译器还把Y寄存器作为软件堆栈的堆栈指针，比如ICC- AVR，CodevisionAVR。

堆栈指针(SP)是一个指示堆栈顶部地址的16位寄存器。在ICCAVR中，它被用作指向硬件堆栈的堆栈指针。AVR单片

机上电复位后，SP指针的初始值为0x0000，由于AVR单片机的堆栈是向下生长的(从高地址向低地址生长)，所以系统程序

一开始必须对堆栈指针SP进行初始化，即将SP的值设为数据存储空间的最高地址。ICCAVR编译器在链接C程序文件的时候，会自动在程序头链入startup文件。startup文件里面的程序将会去做初始化SP指针的工作。链入startup文件是ICCAVR 这个编译器的特点，在用其它编译器的时候，希望读者确认所使用的编译器是否带有自动初始化SP的功能，若没有，应在用户程序中初始化SP。

1.2 数据存储空间(仅内部)

AVR单片机的数据存储器是线形的，从低地址到高地址依次是CPU寄存器区(32个通用寄存器)，I/O寄存器区，数据存储区ICCAVR编译器又将数据存储区划分为全局变量和字符串区，软件堆栈区和硬件堆栈区三个空间。

高地址

硬件堆栈区

软件堆栈区

全局变量和字符串区

I/O寄存器区

CPU寄存器区

低地址

ICCAVR编译器将堆栈分成了两个功能不同的堆栈来处理(这一点与8051系列的单片机编译器处理方式不同)。硬件堆栈用于储存子程序和中断服务子程序调用时的函数返回地址。这块数据区域由堆栈指针SP进行寻址，数据的进栈和出栈有专门的汇编指令(pop，push等)支持，所以叫做硬件堆栈区。软件堆栈用于传递参数，储存临时变量和局部变量。这块数据区域是用软件模拟堆栈储存数据的方式进行数据存储，对该区域寻址的指针由用户自己定义，所以叫做软件堆栈区。AVR单片机的硬件堆栈的生长方向是向下的(从高地址向低地址生长)，所以软件堆栈在定义的时候，也采取相同的生长方向。

这里没有用ATmega128而采用AVR单片机的提法是因为ATmega128属于AVR系列单片机中的一种，而所有的AVR单片机的数据存储器组织方式都是一致的。在创建μC/OS-Ⅱ的任务栈时，需要了解所用微处理器数据存储空间尤其是堆栈空间的组形式及相关的操作。读者应参阅所用微处理器的资料和编译器的帮助文档，了解该部分知识。

1.3 ATmega128的中断响应机制

ATmega128有34个不同的中断源，每个中断源和系统复位在程序存储空间都有一个独立的中断向量(中断入口地址)。每个中断源都有各自独立的中断允许控制位，当某个中断源的中断允许控制位为“1”且全局中断允许位I也为“1”时，系统才响应该中断。

当系统响应一个中断请求后，会自动将全局中断允许位I清零，此时，后续中断响应被屏蔽。当系统执行中断返回指令RETI时，会将全局中断允许位I置“1”，以允许响应下一个中断。若用户想实现中断嵌套，必须在中断服务子程序中将全局中断允许位I置“1”。(这一点与8051系列的单片机不同)中断向量表中，处于低地址的中断具有高的优先级。优先级高只是表明在多个中断同时发生的时候，系统先响应优先级高的中断，并不含有高优先级的中断能打断低优先级的中断处理工程的意思。这与8051系列单片机的中断优先级概念

不同。

由于μC/OS-Ⅱ的任务切换实际上是模拟一次中断，因此需要知道CPU的中断响应机制。中断发生时,ATmega128按以下

步骤顺序执行：

A. 全局中断允许位I清零。

B. 将指向下一条指令的PC值压入堆栈，同时堆栈指针SP减2。

C. 选择最高优先级的中断向量装入PC，程序从此地址继续执行中断处理。

D. 当执行中断处理时，中断源的中断允许控制位清零。

中断结束后，执行RETI指令，此时

A. 全局中断允许位I置“1”。

B. PC从堆栈推出，程序从被中断的地方继续执行。

特别要注意的是：AVR单片机在响应中断及从中断返回时，并不会对状态寄存器SREG和通用寄存器自动进行保存和恢复操作，因此，对状态寄存器SREG和通用寄存器的中断保护工作必须由用户来完成。

1.4 ATmega128的定时器中断