實時操作系統μC／OS－Ⅱ在單片機上的移植

Intel的80196KC系列單片機在中國國內有很大一批用戶。支持 80196KC的C 編譯器生產廠商主要有Tasking和IAR。但國內使用Tasking公司C編譯器的用戶較多。由于μC／OS－Ⅱ系統為源碼公開的實時操作系統，因此是當前嵌入式系統開發的主要方法。但是，在μC／OS－Ⅱ網站上沒有現成的移植實例。因此，有必要進行一次移植以使操作系統成為μC／OS－Ⅱ，這種移植采用的處理器為80196KC，而其編譯器為Tasking c 196。

1μC／OS－Ⅱ的工作原理

μC／OS－Ⅱ是一個源碼公開的實時多任務操作系統，其工作流程如圖1所示。圖中，任務切換的核心是利用出棧指令將各個任務的工作現場再現，并利用子程序返回指令改變PC指針以完成任務的切換。移植的關鍵是如何構造任務堆棧及任務切換時的出棧順序。任務區堆棧初始化主要是模擬任務被中斷后的堆棧內容。

2 80196KC的工作狀態

8 0196KC是Intel公司的16位單片機，和程序運行密切相關的寄存器有指令計數器PC、堆棧指針sp、程序狀態寄存器PSW、中斷屏蔽寄存器 INTMASK和INTMASK1以及窗口寄存器WSR（以下將程序狀態寄存器PSW、中斷屏蔽寄存器INTMASK和INTMASK1、窗口寄存器 WSR統稱為程序狀態字）。它們可在執行子程序調用 call指令時自動將pc進棧，并在子程序返回調用RET指令時自動將pc出棧。由于80196KC有16位的尋址能力，故這一動作有2個字節進（出）棧，其中push a指令將程序狀態字進棧，pop a指令將程序狀態字出棧。這一動作共有4個字節進（出）棧。另外push a動作會將PSW中的中斷允許位清零，故通常用push a關閉中斷，而用pop a恢復中斷允許。由于80196KC的時鐘節拍是特定的周期性中斷，當每個時鐘節拍到來時，系統將對任務延時做一次裁決。因此，在這個時鐘節拍可采用 80196KC中的軟件定時器中斷。

3 Taskingc編譯器的工作細節

帶參數的函數調用編譯后的主要操作是先將參數進棧，然后執行call指令。在函數入口處將堆棧中的參數倒入寄存器tmp0、tmp2、tmp4和tmp6以進行操作（以下稱臨時寄存器）的原因主要是，堆棧一般位于RAM區，而對RAM區操作不如對寄存器操作快。如果該函數有局部變量，局部變量也是分配在堆棧中。Tasking c編譯器一般用一寄存器frame01（以下稱框架寄存器）對局部變量進行訪問，在函數返回時執行ret操作，并對SP指針進行調整，以跳過函數參數在堆棧中的位置。中斷調用和函數調用類似，中斷本身雖沒有參數，但進中斷后要對臨時寄存器進行保護。因此，應在進中斷后執行push a操作，并在中斷返回時使臨時寄存器出棧（注意出棧順序），然后再次執行pop a和ret操作。圖2所示為堆棧區的一般結構。