中财网大学四级成绩查询时间:实时操作系统uC／OS一Ⅱ在ARM上的移植—软件仿真
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/01 10:23:09
实时操作系统uC／OS一Ⅱ在ARM上的移植—软件仿真
摘 要：介绍了实时操作系统uC／OS—II的特点 ，讨论了其在 LPC2106上移植的可能性， 成功通过软件仿真地将uC／OS—II移植到LPC2106上， 并通过例程验证了移植代码的正确性。
注：本文是引用期刊“实时操作系统uC／OS—II在ARM上的移植，作者：王晓鸣、王树新 、张宏伟”结合了网上的程序实现了对系统移植的软件仿真。
0：引 言
目前嵌入式系统在家电、移动电话、PDA等各种领域的应用日益广泛，程序设计也越来越复杂，这就需要采用一个通用的嵌入式操作系统来对其进行管理和控制。移植 了操作系统 的嵌入式系统开发，可大大减 轻程序员的负担，操作系统提供了多任务的管理功能， 只需专注于每个任务的管理。对于不同的应用，可以按照相同的步骤完成系统设计。如果更换硬件平台，则只需要对操作系统进行少量的移植工作，与硬件无关的应用代码完全无需修改，同时，可增强代码的可读性、可维护性和可扩展性。uC／OS—II是一个可裁减的、源代码开放 的、结构小巧、可剥夺型的实时多任务内核，它提供任务调度、任务间的通信与同步、 任务管理、 时间管理和内存管理 等基本功能。将uC／OS—II移植到嵌入式处理器上， 对于提高产品质量、 缩短开发周期和降低成本等方面有着重 要的意 义。本 文主要介 绍uC／OS—II在飞利浦的一款AR M7TDMI的嵌入式处理器LPC2106应用。
1 嵌入式操作系统 uC／OS—II
1．1 uC／OS—II简介
uC／OS—II是一种性能优良源码公开且被广泛应用的免费嵌入式操作系统，它结构小巧、具有基于优先级的抢占式实时多任务内核，绝大部分代码是用ANSI C语言编写的，与硬件相关部分用汇编语言编写，使之可供不同构架的微处理器使用。只要有标准的ANSI C交叉编译器，有汇编器、链接器等软件工具，就可以将 uC／OS—II嵌入到开发的产品中。
uC／OS—II是面向中小型嵌入式系统，具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，包含全部功能模块的内核大约为10kB。如果经过裁减只保留核心代码，则可压缩到3kB左右。严格地 说uC／OS—II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信和同步等基本功能，没有提供输入输出管理、文件系统、网络等额外的服务。但由于uC／OS—II良好的可扩展性和源码开放，这些非必需的功能完全可以由用户自己根据需要分别实现。
1．2 uC／OS—II的工作原理
uC／OS—II的工作流程如图 1所示：首先进行操作系统初始化，主要完成任务控制块(TCB)初始化；然后就可以开始创建新任务、初始化任务堆栈区；最后调用OSSTART()函数， 启动多任务调度 。在多任务调度开始后，启动时钟节拍源开始计时。此节拍源为系统提供周期性的时钟中断信号、实现延时和超时确认。当时钟中断来临时，系统把当前正在执行的任务挂起，保护现场，进行中断处理，判断有无任务延时到期。若有，则使该任务进入就绪态，并对所有进入就绪态的任务的优先级进行比较，通过任务切换去执行最高优先级的任务。若没有别的任务进入就绪态，则恢复现场继续执行原任务 。另一种调度方式是任务级的调度，即通过发软中断命令或依靠处理器在任务执行中调度。如任务要等待信号量或一个正在执行的任务被挂起时，就需要在此任务中调度，找出目前处于就绪态的优先级最高的任务去执行。当没有任何任务进入就绪态时，就去执行空任务。
1.3 UC/OS的移植要求
UC/OS的正常运行需要处理器平台满足以下要求：
a)处理器的C编译器能产生可重入代码。
b)用C语言就可以打开和关闭中断。
c)处理器支持中断，并且能产生定时中断(通常在10至100Hz之间)。
d)处理器支持能够容纳一定量数据(可能是几千字节)的硬件堆栈。
e)处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。
我们的KEIL和ADS均支持UC/OS的要求。因此可以在LPC2000系列上移值。
2 基于LPC1602的软件仿真电路
LPC1602是PHILIPS公司推出的一款功能强大、超低功耗且具有ARM7TDMI内核的32位微控制器。 它具有丰富的片上资源，完全可以满足一般的工业控制需要，同时还可以减少系统硬件设计的复杂度，提高系统的稳定性。它的工作原理主要是用ARM7芯片LPC1602为内核，与一系列外围器件连接起来。这里所用到的电路图如下：
仿真是的结果：
将ADS1.2编译运行后生成的test.hex文件导入到ARM芯片中去，按下key1按键的结果。
3 软件部分
这次仿真我用了老师上课讲的ADS1.2，和protues软件来实现的，ADS1.2是用来编写程序并生成目标代码。用Protues来模拟真实的开发板。
ADS1.2中的程序示意（编译后屋错误）：
主要看一下主函数程序：
/****************************************************************************
* File：Main.C
* 功能：计数器,通过两个按键来控制加减计数器,并输出数码管显示.。
****************************************************************************/
#include "config.h"
#define CON 0x000000ff //控制P0.0~P0.7
#define TASK_STK_SIZE 64
OS_STK Main_TaskStk[TASK_STK_SIZE];
OS_STK Task0Stk[TASK_STK_SIZE];
void Main_Task(void *data);
void Task0(void *data);
/****************************************************************************
* 名称：main()
* 功能：主函数,启动多任务环境
****************************************************************************/
int main (void)
{
OSInit();
OSTaskCreate(Main_Task, (void *)0, &Main_TaskStk[TASK_STK_SIZE - 1], 0);
OSStart();
return 0;
}
/****************************************************************************
* 名称：Main_Task()
* 功能：初始化目标板,建立其他任务
****************************************************************************/
void Main_Task(void *pdata)
{
pdata=pdata;
TargetInit();
OSTaskCreate(Task0, (void *)0, &Task0Stk[TASK_STK_SIZE - 1], 1);
PINSEL0=0x0;
IODIR=CON;
IOCLR=CON;
OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);
}
/****************************************************************************
* 名称：Task0()
* 功能：任务
****************************************************************************/
void Task0(void *pdata)
{ uint16 temp;
pdata=pdata;
temp=0;
for(;;)
{
if((IOPIN&0x00030000)!=0x00030000)
OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/50);
if((IOPIN&0x00030000)!=0x00030000)
{
if((IOPIN&0x00030000)==0x00020000)
temp++;
if((IOPIN&0x00030000)==0x00010000)
temp--;
while((IOPIN&0x00030000)!=0x00030000);
IOCLR=CON;
IOSET=temp;
}
}
OSTaskResume(0);
}
该程序中一共启用的两个任务：
第一个任务，其实只要是用来启用第二个任务Task0（按键任务），然后就自己挂起了。
void Main_Task(void *pdata)
{
pdata=pdata;
TargetInit();
OSTaskCreate(Task0, (void *)0, &Task0Stk[TASK_STK_SIZE - 1], 1);
PINSEL0=0x0;
IODIR=CON;
IOCLR=CON;
OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);
}
第二个任务：查询两个按键，如果上面那个按键按下则显示增1，按下下面的则相反。
部分程序：
if((IOPIN&0x00030000)!=0x00030000)
{
if((IOPIN&0x00030000)==0x00020000)
temp++;
if((IOPIN&0x00030000)==0x00010000)
temp--;
while((IOPIN&0x00030000)!=0x00030000);
IOCLR=CON;
IOSET=temp;
}
这里显示没有用另外的任务，而是使用IOSET来实现的。
4 总结
由于没有开发板一直不能进行移植实验，且之前没有学习过操作系统移植方面知识，对具体怎样移植很是迷惑，之前（考虑到电脑的装系统和软件安装）认为系统移植是不是先把系统下载到RAM中，然后再把编写好的程序再下载到ARM中，思路很是混乱。经过长时间的上网查资料，下相关的文档、软件以及程序现在才稍微理解了些。
我对系统移植的理解：
系统移植就是利用一些编程好的程序来辅助运行我们要实现的功能。比如说那些OS_CPU.H、OS_CPU_a.s、OS_CPU.c函数并不是用来直接下载到ARM版中的，而是你编写的具体函数在运行的时候会用到这些函数。而使用这些函数的好处时，实现切换任务之间的控制，而不在是像单片机那时的中断响应方式。
这里不能添加附件，所以程序没有全部给出，如果需要可以问我要。。。