本文在分析實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)mC/OS-II和LPC2119芯片的基礎(chǔ)上，對(duì)mC/OS-II向處理器上移植前需要了解的知識(shí)和需要做的前期準(zhǔn)備工作進(jìn)行了分析和討論，最后給出了移植的具體工作。論文著重分析了mC/OS-II的移植。

μC/OS-II是一個(gè)完整的，可移植、可固化、可裁減的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，它功能強(qiáng)大，支持56個(gè)用戶任務(wù)，支持信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列等多種常用的進(jìn)程間通信機(jī)制。公開源代碼，程序可讀性強(qiáng)、移植性好，同時(shí)可免費(fèi)獲得。

LPC2119是由PHILIPS生產(chǎn)的一款32位ARM7TDMI-S微處理器，其核心為高性能的32位RISC體系結(jié)構(gòu)，并具有高密度的16位指令集和極低的功耗。具有零等待128K字節(jié)的片內(nèi)FLASH，16K的SRAM，無需擴(kuò)展存儲(chǔ)器，使系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單、可靠。

表1

本文主要討論μC/OS-II在LPC2119上的移植，同時(shí)對(duì)移植前需要掌握的基本知識(shí)進(jìn)行了分析，特別是對(duì)與移植密切相關(guān)的三個(gè)文件進(jìn)行了詳細(xì)分析，還對(duì)用到的芯片的重映射概念進(jìn)行了詳細(xì)說明。

LPC2119簡(jiǎn)介

LPC2119片上資源除了上面介紹的存儲(chǔ)器外，還有2個(gè)UART、高速I2C接口、2個(gè)SPI接口、6路輸出的PWM單元、4路10位AD轉(zhuǎn)換器、2個(gè)32位定時(shí)器、2個(gè)CAN通道、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及看門狗等，通過片內(nèi)PLL可實(shí)現(xiàn)最大為60MHz的CPU操作頻率。

由于下文啟動(dòng)代碼的編寫要用到重映射(remap)的概念，LPC2119以及其它系列的芯片如AT91等也都有重映射的功能，所以在此加以說明對(duì)其它ARM芯片的學(xué)習(xí)具有借鑒作用。

在ARM芯片的存儲(chǔ)器中，異常向量表如表1所示。

當(dāng)系統(tǒng)上電后，程序?qū)⒆詣?dòng)從0地址處開始執(zhí)行，因此在系統(tǒng)的初始狀態(tài)，要求0地址處的存儲(chǔ)器是非易性的ROM或Flash等。但是ROM或Flash的訪問速度相對(duì)較慢，每次中斷發(fā)生后，都要從讀取ROM或Flash上的向量表開始，影響了中斷響應(yīng)速度。因此，LPC2119提供一種靈活的地址重映射方法，該方法可以將內(nèi)部RAM的地址重新映射到0x0的位置。在系統(tǒng)執(zhí)行重映射命令之前，需要將Flash中的中斷向量代碼拷貝到內(nèi)部RAM中。這樣在重映射命令執(zhí)行之后相當(dāng)于從內(nèi)部RAM中0x0的位置找到中斷向量，而實(shí)際上是將RAM的起始地址0x40000000映射為0x0了。這樣，中斷執(zhí)行時(shí)相當(dāng)于在 RAM中找到對(duì)應(yīng)中斷向量，實(shí)現(xiàn)異常處理調(diào)試。

μC/OS-II的介紹

μC/OS-II實(shí)際上是一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核，內(nèi)核提供的基本服務(wù)就是任務(wù)切換。在μC/OS-II中，為每個(gè)任務(wù)分配專門的堆?？臻g。μC/OS-II進(jìn)行任務(wù)切換的時(shí)候，會(huì)把當(dāng)前任務(wù)的CPU寄存器放到此任務(wù)的堆棧中，然后再從另一個(gè)任務(wù)的堆棧中恢復(fù)原來的工作寄存器，繼續(xù)運(yùn)行另一個(gè)任務(wù)。所以，寄存器的入棧和出棧是μC/OS-II多任務(wù)調(diào)度的基礎(chǔ)。

圖1 μC/OS-II硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)

μC/OS-II的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，與處理器相關(guān)的代碼只有三個(gè)文件，一般移植的時(shí)候只要修改這三個(gè)文件就可以了。

編寫啟動(dòng)代碼

啟動(dòng)代碼是芯片復(fù)位后進(jìn)入C語言的main()函數(shù)前執(zhí)行的一段代碼，主要是為運(yùn)行C語言程序提供基本運(yùn)行環(huán)境，如初始化外圍部件、存儲(chǔ)器系統(tǒng)等。因此啟動(dòng)代碼的功能有些類似PC機(jī)中的BIOS和VxWorks中的 Bootloader。由于飛利浦未提供該芯片的啟動(dòng)代碼，所以需要自己編寫啟動(dòng)代碼。

啟動(dòng)代碼可以劃分為五個(gè)文件： STartup.s、IRQ.s、stack.s、heap.s和target.c。Startup.s包含了前面提到的異常向量表和系統(tǒng)初始化代碼，一般無需改動(dòng);IRQ.s包含中斷服務(wù)程序與C程序的接口代碼，可根據(jù)實(shí)際使用的中斷情況進(jìn)行少量修改;stack.s和heap.s保存C語言使用的堆和棧的開始位置;target.c包含目標(biāo)板特殊的代碼，包括異常處理程序和目標(biāo)板初始化程序，可根據(jù)程序的需要修改。

圖2 系統(tǒng)基本初始化Tar get Peset1 ni t()流程圖

由于啟動(dòng)代碼的編寫很長(zhǎng)，而本文只是想指出編寫啟動(dòng)代碼是移植前必須做的準(zhǔn)備工作并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，因此在這里就不具體列出所有代碼(具體的啟動(dòng)代碼見參考文獻(xiàn)[1])，而給出一個(gè)很重要的目標(biāo)板初始化程序中的函數(shù)TargetReseTInit()的流程圖，從中可以看出在進(jìn)入main ()函數(shù)前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的基本初始化工作的具體步驟。