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            現(xiàn)在位置：范文先生網(wǎng)>理工論文>計(jì)算機(jī)信息技術(shù)>MicroC/OS-II在80C196上的移植實(shí)現(xiàn)
            
        
            
            
            
            MicroC/OS-II在80C196上的移植實(shí)現(xiàn)
            
            
            
                時(shí)間：2022-08-19 05:08:57 
                
                計(jì)算機(jī)信息技術(shù)
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            MicroC/OS-II在80C196上的移植實(shí)現(xiàn)
            
                
            摘  要：在嵌入式系統(tǒng)中使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)時(shí)性。MicroC/OS-II是一個(gè)完整的，可移植、可固化、可剪裁的搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核，并且開放源代碼，得到了廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合具體應(yīng)用，介紹了MicroC/OS-II在80C196上移植實(shí)現(xiàn)過程和注意事項(xiàng)。 
            關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)  MicroC/OS-II  80C196  移植
                在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，很長時(shí)間以來，一直采用傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模式：無限循環(huán)＋中斷服務(wù)。該模式下，主程序?yàn)橐粋�(gè)無限循環(huán)，單任務(wù)順序執(zhí)行各個(gè)處理任務(wù)。在循環(huán)之外，設(shè)計(jì)一個(gè)或多個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)，用于處理異步事件。在相對簡單的應(yīng)用中，這種模式，完全可以勝任。而對于實(shí)時(shí)性要求較高、處理任務(wù)較多的應(yīng)用，就會(huì)暴露出實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，甚至不能夠達(dá)到應(yīng)用的要求，系統(tǒng)可靠性低，穩(wěn)定性差。引入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以較好解決這個(gè)問題。
            

            MicroC/OS-II是一個(gè)完整的，可移植、可固化、可剪裁的搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核，并且開放源代碼，在嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)老系統(tǒng)功能升級，達(dá)到了不改變硬件設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)功能、提高系統(tǒng)性能的目的，從而采用該實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。本文介紹了將其移植應(yīng)用于80C196的具體實(shí)現(xiàn)和注意事項(xiàng)。
            

            所謂移植，就是使一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核能夠在其他微處理器或微控制器上運(yùn)行。移植要做的是，修改或編寫與處理器硬件相關(guān)的代碼。由于80C196系統(tǒng)的資源有限，除了代碼移植，還要根據(jù)具體應(yīng)用，對MicroC/OS-II進(jìn)行裁剪，以達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
            

            1. MicroC/OS-II簡介
            

            MicroC/OS-II的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。
            

            MicroC/OS-II最主要的特點(diǎn)之一是源代碼開放，有利于用戶根據(jù)具體應(yīng)用對操作系統(tǒng)進(jìn)行充分的裁減。這也使得其可移植性非常的強(qiáng)。
            

            MicroC/OS-II是為嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的，完全可與應(yīng)用軟件融合在一起，進(jìn)行編譯、連接，進(jìn)而作為產(chǎn)品的一部分發(fā)布。
            

            MicroC/OS-II是完全可剝奪型的實(shí)時(shí)內(nèi)核，總是運(yùn)行就緒任務(wù)中最高優(yōu)先級的任務(wù)，即準(zhǔn)備就緒的高優(yōu)先級任務(wù)可以剝奪正在運(yùn)行的低優(yōu)先級任務(wù)的CPU使用權(quán)。
            

            2. 移植的基本思路
            

            2.1 編譯器
            

            采用TASKING公司的C196編譯器，可以方便的嵌入?yún)R編語言，因此該移植所有的函數(shù)都在OS_CPU_C.C中實(shí)現(xiàn)，沒有OS_CPU_A.ASM文件。能夠采用C語言編碼的，盡量采用C語言編碼；不能采用C代碼的，采用嵌入?yún)R編的方式。以此降低代碼的分散度，提高代碼的可讀性。
            

            2.2 代碼移植
            

            代碼移植，需要修改或編寫與處理器硬件相關(guān)的代碼。包括與處理器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型定義，函數(shù)定義，存儲(chǔ)器操作等。其中的主要任務(wù)有：
            

            1）    重新編輯INCLUDES.H文件，增加與應(yīng)用相關(guān)的頭文件；改寫OS_CPU.H文件；
            

            2）    改寫OS_CFG.H文件；編寫OS_CPU_C.C；
            

            3）    優(yōu)化代碼效率。
            

            2.3 存儲(chǔ)資源
            

            由于80C196系統(tǒng)的物理資源十分有限，需要對系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行充分的裁剪。
            

            片內(nèi)可用內(nèi)存為220個(gè)字節(jié)，在系統(tǒng)中外部擴(kuò)展3584（3.5K）個(gè)字節(jié)。為了提高系統(tǒng)速度，操作系統(tǒng)盡量使用片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)。系統(tǒng)應(yīng)用中經(jīng)常使用的變量，也需要分配在片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)。
            

            為了節(jié)約存儲(chǔ)資源采取以下措施：
            

            1）    裁剪不使用的功能模塊和其使用相應(yīng)變量。
            

            2）    根據(jù)應(yīng)用的需要裁剪所需資源的規(guī)模。例如，在應(yīng)用中實(shí)際使用任務(wù)為6個(gè)，所以將OSRdyTbl由一個(gè)數(shù)組，更改為一個(gè)8位變量，并去掉OSRdyGrp，因?yàn)槠溆肋h(yuǎn)是0。
            

            3）    修改OS_InitTaskIdle內(nèi)容，將OS_TaskIdle任務(wù)換為應(yīng)用的最低優(yōu)先級的任務(wù)。
            

            4）    裁剪OS_TCB的內(nèi)容。例如，永遠(yuǎn)不會(huì)使用的變量OSTCBY和OSTCBBitY。
            

            5）    裁剪中斷嵌套的相關(guān)內(nèi)容。
            

            2.4 時(shí)間資源
            

            MicroC/OS-II推薦的時(shí)鐘節(jié)拍為10～200ms，而本系統(tǒng)的實(shí)際時(shí)鐘節(jié)拍為250μs，這樣系統(tǒng)額外開銷必然大幅度增加，系統(tǒng)時(shí)間資源十分緊張。
            

            為了節(jié)約時(shí)間資源采取以下措施：
            

            1）    棄用OSTimeDly函數(shù)，直接操作任務(wù)定時(shí)器，調(diào)用OS_Sched函數(shù)。
            

            2）    棄用OSIntExit和OSIntCtxSw函數(shù)，將其源代碼直接加入軟件定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)。
            

            3）    降低其他中斷服務(wù)函數(shù)的代碼長度，且不進(jìn)行任務(wù)切換，降低系統(tǒng)時(shí)鐘的誤差。
            

            4）    根據(jù)編譯得到的匯編代碼，對部分C語言代碼進(jìn)行優(yōu)化。
            

            3. 移植實(shí)現(xiàn)
            

            3.1 任務(wù)分配
            

            一個(gè)任務(wù)，也稱為一個(gè)線程，是一個(gè)簡單的程序，該程序可以認(rèn)為CPU完全屬于自己。每個(gè)任務(wù)有獨(dú)立的堆�？臻g和優(yōu)先級。
            

            根據(jù)每個(gè)任務(wù)的內(nèi)容可以在相應(yīng)位置，使任務(wù)就緒。而任務(wù)就緒和任務(wù)切換可以分開。例如，在接收中斷中，使可以CAN通信任務(wù)就緒，但可以不進(jìn)行任務(wù)切換，而在系統(tǒng)時(shí)鐘函數(shù)中進(jìn)行任務(wù)切換。系統(tǒng)總是讓處于就緒態(tài)的、優(yōu)先級最高的任務(wù)先運(yùn)行。
            

            3.2 時(shí)鐘節(jié)拍
            

            時(shí)鐘節(jié)拍是特定的周期性中斷，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，時(shí)鐘節(jié)拍的周期為250μs，采用軟件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。在該服務(wù)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換，為了節(jié)省時(shí)間和存儲(chǔ)資源，不進(jìn)行函數(shù)調(diào)用。
            

                軟件定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)代碼如下：
            

            void OSTickISR(void)
            

            {
            

            … …// 重置軟件定時(shí)器
            

                 OS250usCount++;    // 計(jì)數(shù)器加1
            

                 if((OS250usCount&0x03)==0)  {
            

                     … …
            

                     OS1msCount++; // 1ms定時(shí)器
            

                     OS50msDly++;  // 50ms定時(shí)器
            

                     OSRdyTbl |= 0x20;  // 1ms定時(shí)到，就緒TaskChk任務(wù)
            

            … …    }
            

                 // OSIntExit() 中斷退出任務(wù)切換
            

                 OSPrioHighRdy = OSUnMapTbl[OSRdyTbl]; // 取得最高優(yōu)先級就緒任務(wù)的優(yōu)先級
            

                 if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur)// 判斷當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級是否與最高優(yōu)先級就緒任務(wù)的優(yōu)先級相同
            

                 {
            

                     // OSIntCtxSw();
            

                     OSTCBCur->OSTCBStkPtr = psp;         // 存儲(chǔ)被中斷任務(wù)的堆棧指針
            

                     OSTCBCur = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];   // 取得最高優(yōu)先級就緒任務(wù)的TCB
            

                     OSPrioCur = OSPrioHighRdy;  // 設(shè)當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級為最高優(yōu)先級就緒任務(wù)的優(yōu)先級
            

                     psp = OSTCBCur->OSTCBStkPtr;     // 取得堆棧指針
            

                     asm{     // 現(xiàn)場恢復(fù)
            

                          pop  dx;  pop  cx;  pop  bx;  pop  ax;  popa;
            

                          ret; // 切換到最高優(yōu)先級就緒任務(wù)，必須要有的
            

                     }
            

                 }
            

            }
            

            3.3 中斷
            

            由于中斷的存在，任何代碼在任何時(shí)候，都有可能被中斷。而有些代碼是不可分割的，如果被中斷將會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)料的后果。因此定義臨界段，以處理不可分割的代碼。一旦該部分代碼開始執(zhí)行，不允許任何中斷插入。為了確保臨界段代碼的執(zhí)行不被中斷，在進(jìn)入臨階段之前，必須關(guān)中斷，臨界段代碼執(zhí)行結(jié)束，開中斷。