μCOS-II在ARM Cortex-M3處理器上的移植

摘要：Cortex-M3是ARM公司最新推出的基于ARMv7-M架構(gòu)的低功耗處理器。在深入了解μCOS-II工作原理和Cortex-M3特性的基礎(chǔ)上，給出了在STWl32F103ZE處理器上的詳細(xì)移植過(guò)程。將移植后的μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)應(yīng)用于移動(dòng)多媒體直放站CMMB項(xiàng)目中，驗(yàn)證了移植的成功。這對(duì)于管理硬件資源，縮短開發(fā)周期和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性方面有著重要的意義。
關(guān)鍵詞：Cortex-M3；μCOS-Ⅱ；移植；嵌入式系統(tǒng)

0 引言
嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛滲透到了人們工作、生活中的各個(gè)領(lǐng)域，嵌入式處理器已占分散處理器市場(chǎng)份額的94％，其中ARM的應(yīng)用最為廣泛。基于ARM內(nèi)核的處理器以其諸多優(yōu)異性能而成為各類產(chǎn)品中選用較多的處理器之一。
當(dāng)系統(tǒng)越來(lái)越大，應(yīng)用越來(lái)越多時(shí)，就出現(xiàn)了如何管理眾多的硬件資源，以及如何滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制要求和如何提高系統(tǒng)軟件開發(fā)效率等不可回避的問(wèn)題。這時(shí)，使用嵌入式操作系統(tǒng)很有必要。操作系統(tǒng)的主要作用有：統(tǒng)一管理系統(tǒng)資源；為用戶提供訪問(wèn)硬件的接口；調(diào)度多個(gè)應(yīng)用程序和管理文件系統(tǒng)等。

1 概述
μC／OS-II是著名的、源碼公開的實(shí)時(shí)內(nèi)核，是專為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的，可用于各類8位、16位和32位處理器。μC／OS-II已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到廣泛使用，包括諸多領(lǐng)域，如手機(jī)、飛行器、醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)控制等。實(shí)際上，μC／OS-II已經(jīng)通過(guò)了非常嚴(yán)格的測(cè)試，并且得到了美國(guó)航空管理局的認(rèn)證，可以用在飛行器上。這說(shuō)明μC／OS-II是穩(wěn)定可靠的。
Cortex-M3是一款低功耗處理器，具有門數(shù)目少，中斷延遲短，調(diào)試成本低的特點(diǎn)，是為要求有快速中斷響應(yīng)能力的深度嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。該處理器采用最新的ARMv7-M架構(gòu)。還具有如下特性：
(1)采用Thumb-2指令集。在Thumb-2中，16位指令首次與32位指令并存，代碼密度得到很大改善。
(2)Cortex-M3處理器可配置為具有SW-DP或JTAG-DP調(diào)試端口。
(3)使用可選的MPU對(duì)處理器提供存儲(chǔ)器保護(hù)。
(4)具有嵌套向量中斷控制器(NVIC)，低延遲的異常處理。
本論文采用的是意法半導(dǎo)體ST公司生產(chǎn)的基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103ZE處理器，詳細(xì)論述了μC／OS-Ⅱ的移植過(guò)程。編譯環(huán)境采用的是RVMDKV3．7。

2 移植工作
所謂移植，就是使一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核能在指定的微處理器上運(yùn)行。為了方便移植，大部分μC／OS-II的代碼都是用C語(yǔ)言編寫的，但是仍需要用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編寫一些與處理器硬件相關(guān)的代碼。μC／OS-II是第一個(gè)支持Cortex的RTOS，圖1顯示應(yīng)用程序、μC／OS-II、port和BSP四者之間的關(guān)系。具體移植工作主要涉及到頭文件OS_CPU．H、C語(yǔ)言文件OS_CPU_C．C以及匯編格式文件OS_CPU_A．ASM。