在嵌入式應(yīng)用中，使用RTOS的最主要原因是提高系統(tǒng)的可靠性，其次是提高開發(fā)效率、縮短開發(fā)周期。μC/OS-II 是一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)的搶占式實(shí)時(shí)內(nèi)核，支持56 個(gè)用戶任務(wù)，90%的代碼使用標(biāo)準(zhǔn)的ANSI C語言書寫，程序可讀性強(qiáng)，移植性好，代碼可固化，可裁剪，非常靈活。C8051F是美國Cygnal公司生產(chǎn)的與51系列兼容的微控制器，流水線指令結(jié)構(gòu)70%的指令的執(zhí)行時(shí)間為1個(gè)或2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。當(dāng)時(shí)鐘頻率為25MHz時(shí)，速度可達(dá)25MIPS，是一款不錯(cuò)的片上系統(tǒng)。

1 開發(fā)工具和運(yùn)行環(huán)境

實(shí)現(xiàn)μC/OS-II的移植，要求所用的C編譯器支持混合編程。KEIL C51可為眾多的8051派生器件編程。我們選用的是KEIL7.02集成開發(fā)環(huán)境，仿真板基于C8051F015芯片。

2 移植中所需修改的文件

和CPU相關(guān)的文件主要有三個(gè)，分別是匯編文件OS_CPU_A.ASM、C語言文件 OS_CPU_C.C和頭文件OS_CPU.H。

2.1 OS_CPU.H文件

OS_CPU.H文件中定義了數(shù)據(jù)類型及與硬件相關(guān)的基本信息。其中改動(dòng)部分如下：

在C8051F中，堆棧都是按字節(jié)操作的，故數(shù)據(jù)類型OS_STK聲明為8位。方向從低地址向高地址方向遞增，所以O(shè)S_STK_GROWTH設(shè)置為 0。μC/OS-II在進(jìn)入系統(tǒng)臨界代碼區(qū)之前要關(guān)中斷，等到退出臨界區(qū)后再打開，以保護(hù)核心數(shù)據(jù)不被多任務(wù)環(huán)境下的其它任務(wù)或中斷破壞。開、關(guān)中斷可通過設(shè)置SFR中的中斷屏蔽位實(shí)現(xiàn)。在關(guān)中斷時(shí)，先將IE的內(nèi)容保存在全局變量IE_ SHADOW中，然后關(guān)中斷;退出臨界區(qū)時(shí)，還原IE_SHADOW的值。OS_TASK_SW（）用來實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換。就緒任務(wù)的堆棧初始化應(yīng)該模擬一次中斷發(fā)生后的樣子，堆棧中應(yīng)該按入棧次序設(shè)置好各個(gè)寄存器。OS_TASK_SW（）函數(shù)模擬一次中斷過程，在中斷返回的時(shí)候進(jìn)行任務(wù)切換。由于 C8051F015沒有軟中斷，故直接定義宏OS_TASK_SW（）為函數(shù)OSCtxSw（）。

2.2 OS_CPU_A.ASM文件

編譯器將每個(gè)文件作為一個(gè)模塊，編譯模塊以主名命名，稱為編譯模塊名，用NAME 來聲明。因此，應(yīng)在文件頭部聲明NAME OS_CPU_A。

函數(shù)有程序部分和局部變量部分，它們分別放在獨(dú)立的段中。在大模式下，段名聲明的固定格式為 ？PR？函數(shù)名？模塊名 SEGMENT CODE。因此需要將OSStartHighRdy（）、OSCtxSw（）、OSIntCtxSw（）和OSTickISR（）用上面的格式一一聲明。如？PR？OSStartHighRdy？OS_CPU_A SEGMENT CODE，本模塊實(shí)現(xiàn)的函數(shù)需要用PUBLIC聲明，如PUBLIC OSStartHighRdy等。

C51將所有定義說明的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換為大寫字符，對(duì)函數(shù)則根據(jù)有無寄存器參數(shù)傳送和函數(shù)是否可重入進(jìn)行換名，如：void OSIntEnter（void） reentrant函數(shù)的名字OSIntEnter換成_？OSIntEnter。這些規(guī)則可從編譯后的LST文件中看出。程序中聲明引用的五個(gè)全局變量為OSTCBCur、OSTCBHighRdy、OSRunning、OSPrioCur、OSPrioHighRdy，聲明格式是EXTRN IDATA （OSTCBCur）等。調(diào)用四個(gè)外部子程序OSTaskSwHook（）、OSIntEnter（）、OSIntExit（）、 OSTimeTick（），固定格式為：EXTRN CODE （_？OSTaskSwHook）等。

由于C8051F的堆棧指針只有8位，只能指向內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)的256個(gè)字節(jié)，因此，當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)的堆棧在IDATA區(qū)，堆棧大小為40H（64字節(jié)），堆棧起點(diǎn)由KEIL決定。通過標(biāo)號(hào)可以獲得KEIL分配的SP起點(diǎn)，代碼如下：

？STACK SEGMENT IDATA

RSEG ？STACK

OSStack：

DS 40H

OSStkStart IDATA OSStack-1

為簡化子程序特定義壓棧出棧宏。壓棧的次序?yàn)镻SW、ACC、B、DPL、DPH、R0~R7，出棧的次序與入棧相反。

PUSHALL MACRO

IRP REG， 《SW，ACC， B， DPL， DPH， 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7》

PUSH REG

ENDM

POPALL MACRO

IRP REG， 《7， 6， 5， 4， 3， 2， 1， 0， DPH， DPL， B， ACC， PSW》

POP REG

ENDM

具體函數(shù)的修改部分見本刊網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版（http://www.dpj.com.cn）。

2.3 OS_CPU_C.C文件

移植μC/OS-II 需要在OS_CPU_C.C中定義六個(gè)函數(shù)，而實(shí)際上需要定義的只有OSTaskStkInit（）一個(gè)函數(shù)。該函數(shù)用來初始化任務(wù)的堆棧。初始狀態(tài)的堆棧只須初始化？C_XBP （仿真堆棧指針）、任務(wù)地址及堆棧的長度。由于只有INC DPTR指令，故返回棧的最低地址，且最低地址處存放棧的長度，方便用匯編語言實(shí)現(xiàn)任務(wù)的切換。堆的大小可根據(jù)任務(wù)的實(shí)際情況自行確定，由參數(shù) ppdata所指的值確定。

void *OSTaskStkInit （void （*task）（void *pd）， void *ppdata，

void *ptos， INT16U opt） reentrant

{

OS_STK *stk;

INT8U HeapSize;

HeapSize=*（INT8U *）ppdata;

opt = opt;

stk = （OS_STK *）ptos+HeapSize+2;

*stk++ = 15;

*stk++ = （INT16U）task & 0xFF;

*stk++ = （INT16U）task 》》 8;

stk = （OS_STK *）ptos+HeapSize+2;

*--stk = （INT16U） （ptos+HeapSize-1） 》》 8;

*--stk = （INT16U） （ptos+HeapSize-1） & 0xFF;

return （（void *）stk）;

}

3 可重入函數(shù)

因?yàn)?1系列堆棧空間的限制， KEIL編譯器沒有像大系統(tǒng)那樣使用調(diào)用堆棧。一般C語言調(diào)用過程中，會(huì)把過程的參數(shù)和使用的局部變量入棧。為了提高效率，編譯器沒有提供這種堆棧，而是提供一種壓縮棧，每個(gè)過程被給定一個(gè)空間用于存放局部變量。過程中的每個(gè)變量都放在這個(gè)空間的固定位置，當(dāng)遞歸調(diào)用這個(gè)過程時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變量被覆蓋。編譯器允許將函數(shù)定義成可重入函數(shù)，由reentrant關(guān)鍵字指定，可重入函數(shù)可被單獨(dú)保存。因?yàn)檫@些堆棧是模擬的，可重入函數(shù)一般都比較大，運(yùn)行起來也比較慢。模擬棧不允許傳遞bit類型的變量，也不能定義局部位標(biāo)量。移植中最好是將可能被多個(gè)任務(wù)使用的函數(shù)定義成可重入函數(shù)。

責(zé)任編輯：gt