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          μC/OS-II在Cortex-M3系列單片機(jī)上的移植

          作者: 時間:2009-02-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          引言

            μC/OSII是一種簡單高效、源代碼公開的實時嵌入式操作系統(tǒng),具有良好的擴(kuò)展性和可性,被廣泛應(yīng)用到各種嵌入式處理器上;對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量,減少開發(fā)周期和降低成本有著重要的意義。本文以μC/OSII為對象,以ARM CortexM3內(nèi)核微處理器為目標(biāo)來討論其移植過程及應(yīng)用。

            1 μC/OSII及ARM CortexM3簡介

            實時操作系統(tǒng)μC/OSII是一個基于優(yōu)先級的搶占式實時內(nèi)核,程序可讀性強(qiáng),移植性好,代碼固定,可裁剪,非常靈活。至今,從8位到64位,μC/OSII已在超過40種不同架構(gòu)的微處理器上運行。μC/OSII的主要特點有:是優(yōu)先級可剝奪的實時多任務(wù)操作系統(tǒng);可處理和調(diào)度56個用戶任務(wù),任務(wù)的優(yōu)先級可以動態(tài)調(diào)整;提供任務(wù)間通信、同步使用的信號量、郵箱和消息隊列;具有良好的可裁剪性,可盡量減小系統(tǒng)的ROM和RAM大小。

            ARM是目前嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的RISC微處理器結(jié)構(gòu),它以低成本、低功耗、高性能等優(yōu)點占據(jù)了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。當(dāng)前ARM系列的處理器有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM11等多個產(chǎn)品。CortexM3內(nèi)核是 ARM公司于2006年推出的一款高性能處理器內(nèi)核,是ARM新型 V7指令集結(jié)構(gòu)系列的微控制器版本,可用于企業(yè)應(yīng)用、汽車系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)和無線技術(shù)等領(lǐng)域。其主要特點是:

            ① 功耗低;

           ?、?內(nèi)核的門數(shù)少,具有優(yōu)異的性價比;

           ?、?中斷延時短;

           ?、?調(diào)試成本低;

           ?、?具有嵌套向量中斷控制器(NVIC),與處理器內(nèi)核緊密結(jié)合實現(xiàn)低延遲的中斷處理;

           ?、?具有可裁減的存儲器保護(hù)單元(MPU),用于對存儲器進(jìn)行保護(hù)。

            2 移植μC/OSII

            Luminary Micro公司的LM3S系列微控制器包含運行在 50 MHz頻率下的ARM CortexM3 MCU內(nèi)核、嵌入式Flash和SRAM、1個低壓降的穩(wěn)壓器、集成的掉電復(fù)位和上電復(fù)位功能、模擬比較器、10位ADC、SSI、GPIO、看門狗和通用定時器、UART、I2C、運動控制PWM以及正交編碼器(quadrature encoder)輸入,非常適合樓宇和家庭自動化、工廠自動化和控制、工控電源設(shè)備、步進(jìn)電機(jī)、有刷和無刷DC馬達(dá)、AC感應(yīng)電動機(jī)等方面的應(yīng)用。

            本移植在如下環(huán)境中完成:編譯工具采用IAR FOR ARM,目標(biāo)板采用周立功公司的LM3S8962微控制器EasyARM8962開發(fā)板。主機(jī)通過LMLINK JTAG連接目標(biāo)板以建立交叉開發(fā)調(diào)試環(huán)境。

            移植過程中,μC/OSII的核心源代碼不用修改,可以直接放在μC/OSII Source文件夾中。μC/OSII\Ports目錄存放μC/OSII基于LM3S單片機(jī)的移植代碼,包括OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU.H三個必要的文件。Target目錄中的Startup.S文件是單片機(jī)的啟動代碼和中斷向量表,Target.C和Target.H提供單片機(jī)初始化函數(shù)TargetInit()和其他簡單的外設(shè)控制API函數(shù)。層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

          層次結(jié)構(gòu)

          圖1 層次結(jié)構(gòu)

            將μC/OSII移植到ARM處理器上需要修改3個與ARM體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的文件: OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。下面分別介紹這3個文件的移植工作。

           ?。?) OS_CPU.H文件

            包含μC/OSII所需要的常量、宏和自定義類型等。

           ?、?OS_CPU.H定義的數(shù)據(jù)類型。在這次移植中μC/OSII重新定義了數(shù)據(jù)類型,如下所示:

          程序

           ?、?修改與ARM處理器相關(guān)的內(nèi)容。不同處理器的堆棧增長方向是不一樣的,ARM CortexM3的堆棧是從高地址往低地址增長的,OS_STK_GROWTH設(shè)為1,程序如下:

          #defineOS_STK_GROWTH1


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