ucosII在51內(nèi)核單片機(jī)上的移植

　　這種系統(tǒng)對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用是可以的，但對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的、處理任務(wù)較多的應(yīng)用，就會(huì)暴露出實(shí)時(shí)性差、系統(tǒng)可靠性低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。

　　μC/OS-II 是一種基于優(yōu)先級(jí)的搶占式多 任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，包含了實(shí)時(shí)內(nèi)核、任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)間通信同步（信號(hào)量，郵箱，消息隊(duì)列）和內(nèi)存管理等功能。它可以使各個(gè)任務(wù)獨(dú)立工作，互不干涉，很容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)而且無(wú)誤執(zhí)行，使實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程大為減化。而且它內(nèi)核源代碼公開(kāi)，可移植性強(qiáng)，為編程人員提供了很好的一個(gè)軟件平臺(tái)。通過(guò)μC/OS-II在VRS51 上的移植，可以掌握移植和測(cè)試μC/OS-II 的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，很容易將其移植到其它的CPU平臺(tái)上。

　　μC/OS-II 介紹

　　μC /OS-II是一個(gè)完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-II絕大部分的代碼是用ANSI的C語(yǔ)言編寫(xiě)的，包含一小部分匯編代碼，使之可供不同架構(gòu)的微處理器使用。至今，從8位到*位，μC/OS-II已在超過(guò)40種不同架構(gòu)上的微處理器上運(yùn)行。μC/OS-II已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，包括很 多領(lǐng)域， 如手機(jī)、路由器、集線器、不間斷電源、飛行器、醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)控制 上。實(shí)際上，μC/OS-II已經(jīng)通過(guò)了非常嚴(yán)格的 測(cè)試，并且得到了美國(guó)航空管理局（Federal Aviation Administration）的認(rèn)證，可以用在飛行器上。這說(shuō)明μC/OS-II是穩(wěn)定可靠的，可用于與人性命攸關(guān)的安全緊要（safety critical）系統(tǒng)。除此以外，μC/OS-II 的鮮明特點(diǎn)就是源碼公開(kāi)，便于移植和維護(hù)。

　　μC/OS-II 內(nèi)核結(jié)構(gòu)

　　多任務(wù)系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理各個(gè)任務(wù) ，或者說(shuō)為每個(gè)任務(wù)分配CPU 時(shí)間 ，并且負(fù)責(zé)任務(wù)之間的通訊。內(nèi)核提供的基本服務(wù)是任務(wù)切換。 μC/OS-II可以管理多達(dá)64個(gè)任務(wù)。由于它的作者占用和保留了8個(gè)任務(wù)，所以留給用戶應(yīng)用程序最多可有56個(gè)任務(wù)。賦予各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)必須是不相同的。這意味著μC/OS-II不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法 （round-robin scheduli ng）。μC/OS-II為每個(gè)任務(wù)設(shè)置獨(dú)立的 堆棧空間，可以快速實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換。μC/OS-II近似地每時(shí)每刻總是讓優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)處于運(yùn)行狀態(tài)，為了保證這一點(diǎn)，它在調(diào)用系統(tǒng)API 函數(shù)、中斷結(jié)束、定時(shí)中斷結(jié)束時(shí)總是執(zhí)行調(diào)度算法，μC/OS-II通過(guò)事先計(jì)算好數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化了運(yùn)算量，通過(guò)精心設(shè)計(jì)就緒表結(jié)構(gòu)使得延時(shí)可預(yù)知。

　　μC/OS-II 的移植

　　移植就是使μC/OS-II能在VRS51上運(yùn)行。為了方便移植，大部分的μC/OS-II的代碼是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的；但是仍需要用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編寫(xiě)一些處理器硬件相關(guān)的代碼，這是因?yàn)棣藽/OS-II在讀/寫(xiě)處理器寄存器時(shí)，只能通過(guò)匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于μC/OS-II在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)充分考慮了可移植性，所以μC/OS-II的移植相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較容易的。

　　硬件平臺(tái)構(gòu)成

　　由于VRS51是一款80C51微控制器，片內(nèi)包含了64KB的FLASH程序存儲(chǔ)器，并且支持串行在線編程（ISP）。使它在ROM 空間上很適合做μC/OS-II的移植。

　　編譯器的選擇

　　由于μC/OS-II絕大部分代碼是用標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言編寫(xiě)的，所以C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具對(duì)于μC/OS-II是必不可少的。由于μC/OS-II是一個(gè)可剝奪行的占先式內(nèi)核，所以要求C編譯器可以產(chǎn)生可重入型代碼。筆者選擇Keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境作為開(kāi)發(fā)工具。該開(kāi)發(fā)工具有C編譯器，匯編器和鏈接定位器等工具構(gòu)成。鏈接器用來(lái)將不同模塊（編譯過(guò)或匯編過(guò)的文件）鏈接成目標(biāo)文件，定位器則允許將代碼和數(shù)據(jù)放置在目標(biāo)處理器的指定內(nèi)存中。Keil C51 還可以生成HEX格式的編程文件用于編程EPROM或是FLASH，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)完整軟件仿真支持。Keil C51支持所有8051變種的微控制器。通過(guò)設(shè)置編譯控制選項(xiàng)，它完全可以滿足編譯μC/OS-II源代碼的要求。

　　可重入函數(shù)問(wèn)題

　　可重入函數(shù)可以被一個(gè)以上的任務(wù)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)被破壞?？芍厝牒瘮?shù)任何時(shí)候都可以被中斷，一段時(shí)間后又可以繼續(xù)運(yùn)行，而相應(yīng)的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。由于μC/OS-II是搶占式的實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，同一個(gè)函數(shù)可能會(huì)被不同的任務(wù)調(diào)用，也可能會(huì)被中斷，因此，移植μC/OS-II要求C語(yǔ)言編譯器可以產(chǎn)生可重入函數(shù)。但是正常情況下Keil C51編譯器中的函數(shù)不能重入。原因是由于8051系列微控制器的硬件堆棧很小，硬件堆棧指針SP最多只能在內(nèi)部256字節(jié)的RAM內(nèi)移動(dòng)，不能夠指向64K的外部RA M空間。所以編譯器使用固定的RAM地址來(lái)存儲(chǔ)函數(shù)的參數(shù)和局部變量，而不是使用堆棧來(lái)存儲(chǔ)。為了在Keil C51中實(shí)現(xiàn)可重入函數(shù)，可以使用“reentrant”關(guān)鍵字聲明該函數(shù)是可重入的。編譯器可根據(jù)編譯模式為可重入函數(shù)在內(nèi)部RAM或外部RAM空間開(kāi)辟一個(gè)模擬堆棧來(lái)存儲(chǔ)可重入函數(shù)的參數(shù)和局部變量?？芍厝牒瘮?shù)的返回地址仍然保存在硬件堆棧中。Cx51編譯手冊(cè)不推薦使用模擬堆棧，原因是受8051尋址方式的限制，模擬堆棧訪問(wèn)的效率很低。但是這是在Keil C51中實(shí)現(xiàn)可重入函數(shù)的唯一方法?？芍厝牒瘮?shù)模擬堆棧擁有獨(dú)立于硬件堆棧指針的模擬堆棧指針。模擬堆棧及其指針在啟動(dòng)代碼文件 “STARTUP.A51”中定義和初始化。

　　μC/OS-II源文件移植

　　在了解了P89V51RD2微處理器和Keil C51 編譯器的技術(shù)細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，就可以開(kāi)始μC/OS-II源文件移植的工作了。真正編寫(xiě)移植代碼的工作就相對(duì)比較簡(jiǎn)單了。