μC/OS-II在嵌入式開發平臺上進行移植的一般方法和技巧

引言

---實時操作系統的使用，能夠簡化嵌入式系統的應用開發，有效地確保穩定性和可靠性，便于維護和二次開發。

μC/OS-II是一個基于搶占式的實時多任務內核，可固化、可剪裁、具有高穩定性和可靠性，除此以外，μC/OS-II的鮮明特點就是源碼公開，便于移植和維護。

在μC/OS-II官方的主頁上可以查找到一個比較全面的移植范例列表。但是，在實際的開發項目中，仍然沒有針對項目所采用芯片或開發工具的合適版本。那么，不妨自己根據需要進行移植。

本文則以在TMS320C6711 DSP上的移植過程為例，分析了μC/OS-II在嵌入式開發平臺上進行移植的一般方法和技巧。μC/OS-II移植的基本步驟

在選定了系統平臺和開發工具之后，進行μC/OS-II的移植工作，一般需要遵循以下的幾個步驟：

● 深入了解所采用的系統核心

● 分析所采用的C語言開發工具的特點

● 編寫移植代碼

● 進行移植的測試

● 針對項目的開發平臺，封裝服務函數

(類似80x86版本的PC.C和PC.H)

系統核心

無論項目所采用的系統核心是MCU、DSP、MPU，進行μC/OS-II的移植時，所需要關注的細節都是相近的。

首先，是芯片的中斷處理機制，如何開啟、屏蔽中斷，可否保存前一次中斷狀態等。還有，芯片是否有軟中斷或是陷阱指令，又是如何觸發的。

此外，還需關注系統對于存儲器的使用機制，諸如內存的地址空間，堆棧的增長方向，有無批量壓棧的指令等。

在本例中，使用的是TMS320C6711 DSP。這是TI公司6000系列中的一款浮點型號，由于其時鐘頻率非常高，且采用了超常指令字(VLIW)結構、類RISC指令集、多級流水等技術，所以運算性能相當強大，在通信設備、圖像處理、醫療儀器等方面都有著廣泛的應用。

在C6711中，中斷有3種類型，即復位、不可屏蔽中斷(NMI)和可屏蔽中斷(INT4-INT15)。可屏蔽中斷由CSR寄存器控制全局使能，此外也可用IER寄存器分別置位使能。而在C6711中并沒有軟中斷機制，所以μC/OS-II的任務切換需要編寫一個專門的函數實現。

此外，C6711也沒有專門的中斷返回指令、批量壓棧指令，所以相應的任務切換代碼均需編程完成。由于采用了類RISC核心，C6711的內核結構中，只有A0-A15和B0-B15這兩組32bit的通用寄存器。

C語言開發工具

無論所使用的系統核心是什么，C語言開發工具對于μC/OS-II是必不可少的。

最簡單的信息可以從開發工具的手冊中查找，比如：C語言各種數據類型分別編譯為多少字節;是否支持嵌入式匯編，格式要求怎樣;是否支持“interrupt”非標準關鍵字聲明的中斷函數;是否支持匯編代碼列表(liST)功能，等等。

上述的這樣一些特性，會給嵌入式的開發帶來很多便利。TI的C語言開發工具CCS for C6000就包含上述的所有功能。

而在此基礎上，可以進一步地弄清開發工具的一些技術細節，以便進行之后真正的移植工作。

首先，開啟C編譯器的“匯編代碼列表(list)”功能，這樣編譯器就會為每個C語言源文件生成其對應的匯編代碼文件。

在CCS開發環境中的方法是：在菜單“/Project/Build optioNS”的“FeedBACK”欄中選擇“Interlisting：Opt/C and ASM(-s)”;或者，也可以直接在CCS的C編譯命令行中加上“-s”參數。

然后分別編寫幾個簡單的函數進行編譯，比較C源代碼和編譯生成的匯編代碼。例如：

void FUNC_TEMP (void)

{

Func_tmp2(); //調用任一個函數

}

在CCS中編譯后生成的ASM代碼為：

.asg B15, SP // 宏定義

_FUNC_TEMP:

STW B3,*SP--(8) // 入棧

NOP 2

CALL _ Func_tmp2 //-----------

MVKL BACK, B3 // 函數調用

MVKH BACK, B3 //-----------

NOP 3

BACK: LDW *++SP(8),B3 // 出棧

NOP 4

RET B3 // 函數返回

NOP 5

由此可見，在CCS編譯器的規則中，B15寄存器被用作堆棧指針，使用通用存取指令進行棧操作，而且堆棧指針必須以8字節為單位改變。

此外，B3寄存器被用來保存函數調用時的返回地址，在函數執行之前需要入棧保護，直到函數返回前再出棧。

當然，CCS的C編譯器對于每個通用寄存器都有約定的用途，但對于μC/OS-II的移植來說，了解以上信息就足夠了。

最后，再編寫一個用“interrupt”關鍵字聲明的函數：

interrupt void ISR_TEMP (void)

{

int a;

a=0;

}

生成的ASM代碼為：

_ISR_TEMP:

STW B4,*SP--(8) // 入棧

NOP 2

ZERO B4 //---------

STW B4,*+SP(4) // a=0

NOP 2 //----------

B IRP // 中斷返回

LDW *++SP(8),B4 // 出棧

NOP 4

與前一段代碼相比，對于中斷函數的編譯，有兩點不同：

● 函數的返回地址不再使用B3寄存器，相應地也無需將B3入棧。(IRP寄存器能自動保存中斷發生時的程序地址)

● 編譯器會自動統計中斷函數所用到的寄存器，從而在中斷一開始將他們全部入棧保護——例如上述程序段中，只用到了B4寄存器。

編寫移植代碼

在深入了解了系統核心與開發工具的基礎上，真正編寫移植代碼的工作就相對比較簡單了。

μC/OS-II自身的代碼絕大部分都是用ANSI C編寫的，而且代碼的層次結構十分干凈，與平臺相關的移植代碼僅僅存在于OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C以及OS_CPU.H這三個文件當中。

在移植的時候，結合前面兩個步驟中已經掌握的信息，基本上按照《嵌入式實時操作系統μC/OS-II》一書的相關章節的指導來做就可以了。

但是，由于系統核心、開發工具的千差萬別，在實際項目中，一般都會有一些處理方法上的不同，需要特別注意。以C6711的移植為例：

● 中斷的開啟和屏蔽的兩個宏定義為：

#define OS_ENTER_CRITICAL() Disable_int()

#define OS_EXIT_CRITICAL() Enable_int()