UC/OS-II在ARM微处理器上的移植及编译

一、实验目的

1．了解uCOS-II内核的主要结构。

2．掌握将uCOS-II内核移植到ARM920T处理器上的基本方法。

二、实验内容

1．将uCOS-II内核移植到ARM920T微处理器上。

2．编写两个简单任务，在开发板显示器上观察两个任务的切换。

三、预备知识

1．掌握在ARMADS1.2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

硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM920T的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。

软件：PC机操作系统Win2000或WinXP、ARMADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。

五、实验原理

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。下面的两个例子可以比较可重入型函数和非可重入型函数：

程序1：可重入型函数

void swap(int *x, int *y)

{

int temp;

temp=*x;

*x=*y;

*y=temp;

}

程序2：非可重入型函数

int temp;

void swap(int *x, int *y)

{

temp=*x;

*x=*y;

*y=temp;

}

程序1中使用的是局部变量temp作为变量。通常的C编译器，把局部变量分配在栈中。所以，多次调用同一个函数，可以保证每次的temp互不受影响。而程序2中temp定义的是全局变量，多次调用函数的时候，必然受到影响。

代码的可重入性是保证完成多任务的基础，除了在C程序中使用局部变量以外，还需要C编译器的支持。笔者使用的是ARM ADS的集成开发环境，均可以生成可重入的代码。

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。

图3-1说明了uC/OS的结构以及它与硬件的关系。



图3-1 uCOS-II硬件和软件体系结构
ARM920T处理器完全满足上述要求。接下来将介绍如何把uCOS-II移植到Samsung公司的一款ARM920T的嵌入式处理器——S3C2410X上。

六、实验步骤

1．启动ADS1.20新建工程，将“Exp10 系统移植实验”中的文件添加到工程。由于开发商对源代码进行了封装，有些功能函数在“Exp10 系统移植实验”中的文件中没有实现，固可以尝试修改实验二的“Exp17 多任务与AD转换”主函数代码来实现本次实验。

2. 在ADS集成开发环境中编译、调试和运行工程程序。其中，修改部分代码，分别在主函数main和两个任务函数Task1和Task2。代码如下：

int main(void)

{

ARMTargetInit(); // do target (uHAL based ARM system)initialisation //

OSInit(); // needed by uC/OS-II //

OSInitUart();

initOSFile();

#if USE_MINIGUI==0

initOSMessage();

initOSList();

initOSDC();

initOSCtrl();

LoadFont();

#endif

loadsystemParam();

//create the tasks in uC/OS and assign increasing //

//priorities to them so that Task3 at the end of //

//the pipeline has the highest priority. //

LCD_printf("Createtask on uCOS-II...\n");

OSTaskCreate(Task1, (void *)0, (OS_STK *)&task1_Stack[STACKSIZE-1], Task1_Prio);

OSTaskCreate(Task2, (void *)0, (OS_STK *)&task2_Stack[STACKSIZE-1], Task2_Prio);

OSAddTask_Init(1);//创建系统附加任务

LCD_printf("StartinguCOS-II...\n");

LCD_printf("Enteringgraph mode...\n");

LCD_ChangeMode(DspTxtMode);

OSStart();//操作系统任务调度开始

//不会执行到这里

return0;

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void Task1(void *Id)

{

for(;;){

LCD_printf("runtask1\n");

OSTimeDly(1000);

}

}

void Task2(void *Id)

{

for(;;){

LCD_printf("runtask2\n");

OSTimeDly(3000);

}

}

3.编译生成system.bin文件之前，首先清除一下已经生成的目标文件，避免路径不对，编译报错。点击project-> remove object code ,出现下图，点击AllTargets。



编译工程。点击project->make ;或者直接点击 make。



编译之后弹出如下窗口，只要没要error就可以，warning 可以忽略。



4. 烧写 ADS 1.2 的system.bin 到flash：

注意：ADS 1.2 生成的可烧写文件在对应工程目录里Data\Debug\system.bin。

打开超级终端，选择ARM开发平台实际连接的PC机串口（如COM1），按确定后出现如图所示的属性对话框，设置通信的格式和协议。这里波特率为115200，数据位 8，无奇偶校验，停止位 1，无数据流控制。按确定完成设置。将开发板重新启动同时按下键盘中任意键，这时在超级终端将会看到下面图提示，在 vivi>后键入 load flash ucos x 然后回车。



这时将会进入下图的界面，然后打开超级终端上方的“传送”菜单并选择发送文件，点击浏览按键，查找并进入到编译生成的映象文件夹下，打开 system.bin。然后在发送文件对话框中的协议栏选择 Xmodem，最后选择发送。发送结束后，映象文件即下载到 flash 中，然后，按照第三个图键入 bootucos 命令再回车即可运行ucos程序。

七、实验结果

开发板上的显示器会不断随机出现runtask1和run task2，如图所示，这是多个任务在切换运行。

八、实验心得

通过实验，了解了系统移植到运行的整个开发过程，收益良多，但是还有一个问题没有很好地得到解决。那就是没有找到液晶显示相关函数LCD_printf()，因为没有找到头文件Lcd320.h，经过分析应该是开发商在这个实验工程没有封装进去，只好在工程文件“Exp17 多任务与AD转换”中进行修改代码，但是这样做会显得生成的目标代码过于冗长，不利于嵌入式的系统开发。

需要“Exp10 系统移植实验”和“Exp17 多任务与AD转换”中的文件请联系邮箱269872441@qq.com