uC/OS-II在51單片機上的移植2

＃i nclude

#define MAX_STK_SIZE 64

void TaskStartyya(void *yydata) reentrant;
void TaskStartyyb(void *yydata) reentrant;
void TaskStartyyc(void *yydata) reentrant;

OS_STK TaskStartStkyya[MAX_STK_SIZE+1];//注意：我在ASM文件中設置?STACK空間為40H即64，不要超出范圍。
OS_STK TaskStartStkyyb[MAX_STK_SIZE+1];//用戶棧多一個字節存長度
OS_STK TaskStartStkyyc[MAX_STK_SIZE+1];

void main(void)
{
OSInit();

InitTimer0();
InitSerial();
InitSerialBuffer();

OSTaskCreate(TaskStartyya, (void *)0, &TaskStartStkyya[0],2);
OSTaskCreate(TaskStartyyb, (void *)0, &TaskStartStkyyb[0],3);
OSTaskCreate(TaskStartyyc, (void *)0, &TaskStartStkyyc[0],4);

OSStart();
}

void TaskStartyya(void *yydata) reentrant
{
yydata=yydata;
clrscr();
PrintStr("ntt*******************************n");
PrintStr("tt* Hello! The world. *n");
PrintStr("tt*******************************nnn");

for(;;){
PrintStr("tAAAAAA111111 is active.n");
OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC);
}
}

void TaskStartyyb(void *yydata) reentrant
{
yydata=yydata;

for(;;){
PrintStr("tBBBBBB333333 is active.n");
OSTimeDly(3*OS_TICKS_PER_SEC);
}
}

void TaskStartyyc(void *yydata) reentrant
{
yydata=yydata;

for(;;){
PrintStr("tCCCCCC666666 is active.n");
OSTimeDly(6*OS_TICKS_PER_SEC);
}
}

重入問題的解決：
任務函數中帶有形參和局部變量時若使用reentrant關鍵字會引起重入，從C51.PDF 129-131頁的內容知：為了函數重入，形參和局部變量必須保存在堆棧里，由于51硬件堆棧太小，KEIL將根據內存模式在相應內存空間仿真堆棧(生長方向由上向下，與硬件棧相反)。對于大模式編譯，函數返回地址保存在硬件堆棧里，形參和局部變量放在仿真堆棧中，棧指針為?C_XBP，XBPSTACK=1時，起始值在startup.a51中初始化為FFFFH+1。仿真堆棧效率低下，KEIL建議盡量不用，但為了重入操作必須使用。KEIL可以混合使用3種仿真堆棧(大、中、小模式)，為了提高效率，針對51推薦統一使用大模式編譯。
為了支持重入，重新設計了堆棧結構(如下圖)。增加了保存仿真堆棧指針?C_XBP和堆棧內容的數據結構。相應改變的文件有：OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C、OS_CPU.H、YY.C。由圖可知，用戶棧中保存的仿真棧與硬件棧相向生長，中間為空閑間隔，顯然uCOSII的堆棧檢測函數失效。硬件棧的保存恢復詳見上節，仿真堆棧的保存與8086移植中的一樣，OS只提供堆棧空間和只操作堆棧指針，不進行內存拷貝，效率相對很高。
建議使用統一的固定大小的堆棧空間，盡管uCOSII原作者把不同任務使用不同空間看成是優點，但為了在51上有效實現任務重入，針對51筆者還是堅持不使用這個優點。
用戶堆棧空間的大小是可以精確計算出來的。用戶堆棧空間=硬件堆棧空間+仿真堆棧空間。硬件棧占用內部RAM，內部RAM執行效率高，如果堆棧空間過大，會影響KEIL編譯的程序性能。如果堆棧空間小，在中斷嵌套和程序調用時會造成系統崩潰。綜合考慮，我把硬件堆棧空間大小定成了64字節，用戶根據實際情況可以自行設定。仿真堆棧大小取決于形參和局部變量的類型及數量，可以精確算出。因為所有用戶棧使用相同空間大小，所以取占用空間最大的任務函數的空間大小為仿真堆棧空間大小。這樣用戶堆棧空間大小就唯一確定了。我將用戶堆棧空間大小用宏定義在OS_CFG.H文件中，宏名為MaxStkSize。
51的SP只有8位，無法在64K空間中自由移動，只好采用拷貝全部硬件堆棧內容的笨辦法。51 本來就弱，這么一來缺點更明顯了。其實，引入OS必然要付出代價，一般OS要占用CPU10%-20%的負荷能力，請權衡利弊決定。切換頻率決定了CPU的耗費，頻率越高耗費越大，大到一定程度就該換更強的CPU了。我選了50Hz的切換頻率，不高也不低，用戶可以根據需要自行定奪。在耗費無法避免的情況下，我采取了幾個措施來提高效率：1。ret和reti混用減少代碼；2。IE、SP不入出棧，通過另外方式解決；3。用IDATA關鍵字聲明在匯編中用到的全局變量，變DPTR操作為Ri操作；4。設計堆棧結構，簡化算法；5。讓串口輸入輸出工作在系統態，不占用任務TCB和優先級，增加彈性緩沖區，減少等待。

在51單片機上硬件仿真uCOS51的說明：
zyware網友2002/11/22來信詢問uCOS51在單片機上的硬件仿真問題，具體情況是“在51上用uCOS51核，以及一些構件，keilc上仿真通過，用wave接硬件仿真程序亂飛，wave仿真以前的程序沒有問題，不知是何緣故”。
由于我的OS程序已經在KEIL軟件仿真和硬件上實際測試過，所以不可能是程序錯。可能的原因只能是硬件仿真軟件設置問題。本人用的是Medwin軟件，在Insight上調試，使用uCOS51編譯測試程序一樣跑飛。即使添加修改后的startup.a51(詳見《在51單片機上固化uCOS51的說明》)也不正常。我發現Medwin似乎沒有編譯startup.a51，因為它把該文件加在了other Files目錄下而不是source Files目錄，于是我猜測只有放在source Files目錄下的文件才被編譯。由觀察知，以.c和.asm做后綴的文件均被放在此目錄下且被編譯。于是我立即將startup.a51改成startup.asm并加入項目編譯，結果測試正常。不必擔心startup改名造成沖突，KEIL在鏈接目標文件時會自動處理重名段，本目錄的文件優先級高(我是這么理解的，具體原理不清楚，這只是根據實踐得到的結論，希望了解此處理過程的朋友能告之，不勝感激。)。

具體做法如下：
1。按《在51單片機上固化uCOS51的說明》一文修改startup.a51，并將其更名為startup.asm。
2。將startup.asm、yy1.c、os_cpu_c.c、ucos_ii.c、os_cpu_a.asm五個文件加入項目編譯。
3。運行

在51單片機上固化uCOS51的說明：
近來，收到多位網友來信詢問uCOS51在51單片機上的固化問題，歸納其焦點就是：為什么OS在KeilC51上模擬可以正常運行，但把它燒錄在CPU上卻不能工作？理論上，程序在軟件仿真通過測試后，將其燒錄在硬件上，硬件調試應該一次成功。許多網友也有這個經驗，可為什么在調試uCOS51時失效了呢？難道操作系統調試很特殊嗎？
其實問題出在重入函數的引入。原來KEILC51軟件仿真在不修改startup.a51文件的情況下，缺剩使用64K外部RAM，它把0000H-FFFFH全部仿真為可讀寫的RAM，而用戶的硬件系統可能沒有用到那么大的RAM空間，比如只用了8K/16K/32K等，或者用戶把一些地址空間映射給了別的設備，比如8019AS等。在沒有調用OSTaskCreate前，定義為reentrant的函數將用FFE0H做仿真堆棧棧頂指針，而此處在用戶的系統里不是RAM，造成程序跑飛。比如在我的用戶板上，將FE00H-FFFFH空間的一部分分配給8019AS使用，如果把demo程序編譯后直接燒到51上，將不能運行。解決辦法是根據系統RAM配置，修改startup.a51文件，并將其加入項目編譯，如下所示：

XBPSTACK EQU 1 ; set to 1 if large reentrant is used.
XBPSTACKTOP EQU 07FFFH+1; set top of stack to highest location+1.

按此修改后，在有32K外部RAM的系統上可以正常運行。用戶可根據自己XRAM的實際配置情況修改startup.a51相關參數，并將其添加到項目里編譯。不必理會KEIL/C51/LIB目錄下的同名文件，此處的startup.a51優先級高，KEIL將按此處該文件的配置編譯項目。
這也解釋了有些網友問到的，“為什么加入reentrant關鍵字，在軟件仿真時正確，燒在芯片上就死機，去掉reentrant后兩者都正常”的問題。由于大多數人很少使用重入函數，往往不了解這個細節，特此提請大家注意。

關于uCOS51不能正常工作的原因還可能是因為串口波特率和OS_TICKS_PER_SEC及TH0、TL0設置不正確引起的。demo程序默認使用22.1184MHz晶體，19200波特率，切換頻率為50Hz。為此，1。在SERIAL.C中設置“TL1=0xFD;TH1=0xFD;”使波特率為19200；2。在OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.ASM中設置“TH0=0x70;TL0=0x00;”使時鐘節拍tick=50次/秒；3。在OS_CFG.H中設置OS_TICKS_PER_SEC為50Hz。用戶應根據實際情況，相應地修改這些參數，否則運行不正確。

定時器初值設置：

定時器0用于時鐘節拍發生器
/
} wt[MaxLenWordTable];
} WORDTABLE;

取詞
bit GetWord(unsigned char *ComBuf,WORDTABLE *WordTable)
{
int i=0;
int j=0;
int k=-1;
int StrFlag=0;
int SentenceEndFlag=0;
char ch;

WordTable->Num=0;
WordTable->LeftCurveNum=0;
WordTable->RightCurveNum=0;

ch=ComBuf[0];
while(!SentenceEndFlag&&i if((ch>=’0’&&ch<=’9’)||(ch>=’a’&&ch<=’z’)||(ch>=’A’&&ch<=’Z’)||(ch==’.’)){
if(StrFlag==0){
StrFlag=1;k=k+1;j=0;
if(k>=MaxLenWordTable) return 0;
WordTable->wt[k].Str[j]=ch;
WordTable->Num=k+1;
}
else{
j=j+1;
if(j>=MaxLenWord) return 0;
WordTable->wt[k].Str[j]=ch;
}
}
else if(ch==’ ’||ch==’,’||ch==’(’||ch==’)’||ch==’