北航ARM9嵌入式系统实验实验三uCOS-II实验.doc

实验三 uCOS-II实验 一、实验目的 在内核移植了uCOS-II 的处理器上创建任务。 二、实验内容 1）运行实验十，在超级终端上观察四个任务的切换。 2）任务1~3，每个控制“红”、“绿”、“蓝”一种颜色的显示，适当增加OSTimeDly()的时间，且优先级高的任务延时时间加长，以便看清三种颜色。 3）引入一个全局变量 BOOLEAN ac_key，解决完整刷屏问题。 4）任务4管理键盘和超级终端，当键盘有输入时在超级终端上显示相应的字符。 三、预备知识 1）掌握在 EWARM 集成开发环境中编写和调试程序的基本过程。 2）了解 ARM920T 处理器的结构。 3）了解 uCOS-II 系统结构。 四、实验设备及工具 1） 2） 3）用于ARM920T的JTAG仿真器 4） 五、实验原理及说明 所谓移植，指的是一个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运行。虽然uCOS-II的大部分源代码是用C语言写成的，仍需要用C语言和汇编语言完成一些与处理器相关的代码。比如：uCOS-II在读写处理器、寄存器时只能通过汇编语言来实现。因为uCOS-II 在设计的时候就已经充分考虑了可移植性，所以，uCOS-II的移植还是比较容易的。 要使uCOS-II可以正常工作，处理器必须满足以下要求： （1）处理器的C编译器能产生可重入代码 可重入的代码指的是一段代码（如一个函数）可以被多个任务同时调用，而不必担心会破坏数据。也就是说，可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用，影响函数中的数据。 （2）在程序中可以打开或者关闭中断 在uCOS-II中，可以通过OS_ENTER_CRITICAL()或者OS_EXIT_CRITICAL()宏来控制系统关闭或者打开中断。这需要处理器的支持,在ARM920T的处理器上，可以设置相应的寄存器来关闭或者打开系统的所有中断。 （3）处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10Hz～1000Hz之间） uCOS-II是通过处理器产生的定时器的中断来实现多任务之间的调度的。在ARM920T的处理器上可以产生定时器中断。 （4）处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈。 （5）处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器存储和读出到堆栈（或者内存）的指令。 uCOS-II进行任务调度的时候，会把当前任务的CPU寄存器存放到此任务的堆栈中，然后，再从另一个任务的堆栈中恢复原来的工作寄存器，继续运行另一个任务。所以，寄存器的入栈和出栈是uCOS-II多任务调度的基础。 下图说明了 uC/OS 的结构以及它与硬件的关系 uCOS-II硬件和软件体系结构 2）uCOS-II在S3C2410X上的移植 （1）设置os_cpu.h中与处理器和编译器相关的代码 包括与编译相关的数据类型，用于实现开关中断的OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL两个函数，制定堆栈生长方式的OS_STX_GROWTH. （2）用C语言编写6个操作系统相关的函数（OS_CPU_C.C） OSTaskSTKInit堆栈结构初始化函数、OSTaskCreateHook该函数允许用户或使用移植实例的用户扩展uCOS-II功能、OSTaskDelHook任务删除时调用、OSTaskSWHook任务切换时调用、OSTaskStatHook统计功能扩展，OSTimeTickHook时钟节拍时会被调用。 （3）用汇编语言编写4个与处理器相关的函数（OS_CPU.ASM） OSStartHighRdy运行优先级最高的就绪任务、OS_TASK_SW任务级的任务切换函数、OSIntCtxSw中断级的任务切换函数、OSTickISR时钟节拍中断。 （4）时钟节拍中断功能实现 多任务操作系统的任务调度是基于时钟节拍中断的，uCOS-II也需要处理器提供一个定时器中断来产生节拍，借以实现时间的延时和期满功能。但在本系统移植uCOS-II时，时钟节拍中断的服务函数并非uCOS-II文献中提到的OSTickISR()，而直接是C 语言编写的OSTimeTick()。本系统uCOS-II 移植时占用的时钟资源是TIMER1。 在平台初始化函数ARMTargetInit()中，调用uHALr_InitTimers()函数初始化TIMER4相关寄存器；调用uHALr_InstallSystemTimer(void)开始系统时钟，其中通过语句SetISR_Interrupt(IRQ_TIMER4, TimerTickHandle, NULL)将TimerTickHandle函数设置为TIMER4 的中断服务函数。这些函数在文件UHAL.C 以及ISR.C中。 程序中必须在开