uC/OS ii与μc/gui移植详细介绍

uC/OS ii文件体系结构：
1：核心部分（OSCore.c）
   这部分代码是操作系统的核心，包括操作系统的初始化、操作系统运行、中断进出的前导、时钟节拍、任务调度、事件处理等多部分。能够维持系统基本工作的部分都在这里。
2：任务处理部分（OSTask.c）
   任务处理部分中的代码内容都是与任务的操作密切相关的，包括任务的建立、删除、挂起、恢复等待。因为uC/OS ii是以任务为基本单位进行调度的，所以这部分内容相当重要。
3：时钟部分（OSTime.c）
   uC/OS ii的最小时钟单位是timetick(时钟节拍)。任务延时等操作就是在这里完成。
4：任务同步与通信部分
   这部分代码为事先处理部分（需要在OS_cfg.h文件中进行功能选择使能），包括信号量、邮箱、邮箱队列、事件标志等部分，主要用于任务间的相互联系和对临界资源的访问。
5：CPU的接口部分（Ports）--需要移植的代码部分
这部分是需要根据具体的CPU来做移植，且这部分由于很多涉及到具体硬件，所以很多都是用汇编来写。主要包括中断级任务切换的底层实现、任务级任务切换的底层实现、时钟节拍的产生和处理、中断的相关部分等。

uC/OS ii移植需要满足的条件：
1：处理器支持中断，并能够产生定时中断（通常在10~1000HZ）
   uC/OS ii是通过中断（软）来实现任务现场的切换，做到任务的切换；uC/OS ii中需要时基函数来进行任务的延时等（uC/OS iii支持时间片轮转，所以时基还用来做任务切换），M3中有一个硬件的systick定时器，专门用来产生定时中断。
2：在程序中可以打开或者关闭中断
  uC/OS ii中，打开/关闭中断主要通过OS_ENTER_CRITICAL()或OS_EXIT_CRITICAL()两个宏实现，在任务的切换时，是需要关中断的（进入临界区）。
3：处理器的C编译器能产生可重入代码
  uC/OS ii中，大部分函数都是用C编写的，所以编译时，需要产生可重入的代码（可以被一个以上的任务调用），可重入代码中不能使用全局变量，且可重入代码中的局部变量一般使用CPU的通用寄存器或堆栈（这个需要编译器支持），所以对编译器是有要求的。
4：处理器需具备一定量数据的硬件堆栈
  uC/OS ii中，有一些系统使用的数据结构（各种列表来管理系统的资源）需要一定的RAM空间，同时任务切换、局部变量等都需要使用堆栈，所以对RAM（堆栈也有要求），M3中，应用程序（PSP）与异常服务程序（MSP）使用的堆栈指针是不一样的，这样起保护作用。

5：处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器 存储与读出到内存（堆栈）的指令
  uC/OS ii中，任务切换时一般要读取CPU的各个通用与特殊功能寄存器，M3用MRS、MSR等命令。

uC/OS ii的移植要点：
uC/OS ii的移植相当LINUX来说是非常简单的，uC/OS ii的移植涉及到的代码很少；我们只需要修改与处理器相关的代码即可；
  OS_CPU.H:设置与处理器与编译器有关的代码
  OS_CPU_C.C:在这其中用C语言编写6个与操作系统相关的函数
  OS_CPU.ASM:在这其中用汇编语言编写4个与处理器相关的函数
  如上图，需要移植的部分就是Ports路径下的几个代码文件，其他的代码都不要移植（os_cfg.h只是用来配置系统的各个功能，做系统的裁剪而且，ucos_ii.h中提供系统所有的接口函数，os_cpu_a.asm就是OS_CPU.ASM）
1：修改OS_CPU.H
OS_CPU.H中定义了数据类型、处理器的堆栈数据类型的字长、堆栈增长方向、任务切换宏、临界区访问处理。
  从方便移植的角度，uC/OS ii使用的数据类型，都是自己定义的那一套。

1. typedef unsigned char  BOOLEAN;
   
2.       typedef unsigned char  INT8U;                  
   
3.       typedef signed   char  INT8S;                    
   
4.       typedef unsigned short INT16U;                  
   
5.       typedef signed   short INT16S;                  
   
6.       typedef unsigned long  INT32U;                  
   
7.       typedef signed   long  INT32S;                  
   
8.       typedef float          FP32;                    
   
9.       typedef double         FP64;   
   
10.                   
    
11.       typedef unsigned int   OS_STK;                  
    
12.       typedef unsigned int   OS_CPU_SR;   

复制代码

M3使用的是向下生长的满栈，堆栈指针指向最后一个被压入堆栈的32位整数：

1. #define  OS_STK_GROWTH  1

复制代码

定义开关中断的宏：

1. #define  OS_CRITICAL_METHOD   3
   
2.       #if OS_CRITICAL_METHOD == 3
   
3.       #define  OS_ENTER_CRITICAL()  {cpu_sr = OS_CPU_SR_Save();}
   
4.       #define  OS_EXIT_CRITICAL()   {OS_CPU_SR_Restore(cpu_sr);}
   
5.       #endif

复制代码

定义宏OS_TASK_SW执行任务切换：

1. #define  OS_TASK_SW()         OSCtxSw()

复制代码

2：在OS_CPU_C.C中要求用户编写10个简单的C函数【唯一必要修改的函数是OSTaskStkInit()，其余的函数必须声明，但并不一定要包含任何代码】
OSTaskStkInit():任务创建函数OSCreate()与OSCreateExt()通过调用OSTaskStkInit，初始化任务的栈结构，因此，任务的堆栈看起来就像刚发生了中断一样（所以的寄存器按一定的次序都保存在堆栈中，为什么要这样做？因为任务间的切换就是任务堆栈中保存的CPU现场的切换，所以任务被创建时，要初始化它的堆栈，为后面的切换做准备）
OSTaskCreateHook(ptcb):【系统提供给用户的钩子函数】任务创建时OSCreate()与OSCreateExt()调用OS_TCBInit，OS_TCBInit会调用OSTaskCreateHook，同时传递指向刚刚建立的任务的任务控制块的指针，这样OSTaskCreateHook就可以访问任务控制块结构的所有成员，这个函数的功能有限，不是必要的函数，且需要通过OS_APP_HOOKS_EN使能，且该函数调用时中断是开着的。
OSTaskDelHook(ptcb):OSTaskDel()会调用OSTaskDelHook(ptcb)，即在将任务从uC/OS II的内部有效链表中删除之前被调用，同时传递一个指向被删除任务的任务控制块的指针，OSTaskDelHook可以用来检验TCB扩展部分是否已建立(一个非空指针)，并可进行一些清0操作，OSTaskDelHook调用时，中断是关闭的，函数太长会影响中断响应时间。
OSTaskSwHook():在任务切换时会调用OSTaskSwHook，不论是在OSCtxSw()还是OSIntCtxSw(),都会调用该函数，OSTaskSwHook可访问全局变量OSTCBCur(指向将被切换出去的任务的任务控制块)、OSTCBHiggRdy（指向新任务的任务控制块） ，OSTaskSwHook被调用时，中断是关闭的，函数太长会影响中断响应时间。
OSTaskIdleHook():很多微处理器都允许执行相应的指令，将CPU置于低功耗模式，而当接收到中断信号时，CPU就会自动退出低功耗模式。OS_TaskIdle()函数可以调用OSTaskIdleHook()来实现CPU的这种低功耗模式【很好】。
OSTaskStatHook():该函数每秒都会被统计任务OS_TaskStat()【统计任务每秒执行一次】调用一次，可以通过该函数扩展统计任务的功能，如可跟踪并显示每个任务的执行时间、每个任务所用的CPU份额以及每个任务执行的频率等等，该函数没有任何参数。
OSTimeTickHook():该函数在每个时钟节拍都会被OSTimeTick()调用；systick中断服务程序SysTickHandler调用OSTimeTickHook，在这里面用户可以处理应急的事务。
OSInitHookBegin():进入OSInit()函数后，OSInitHookBegin就会被调用，添加这个函数的原因在于想把与OS有关的初始化代码也放在OSInti()函数中，这个函数使得用户可以将自己特定的代码也放在OSInit()函数中。
OSInitHookEnd():OSInitHookEnd与OSInitHookBegin相似，只是他在OSInit()函数返回之前被调用，添加这个函数的原因与OSInitHookBegin是一样的。
OSTCBInitHook(ptcb):任务创建时OSCreate()与OSCreateExt()调用OS_TCBInit，OS_TCBInit会在调用OSTaskCreateHook前调用 OSTCBInitHook ，用户可以在OSTCBInitHook函数中做一些与初始化控制块OS_TCB有关的处理，在OSTaskCreateHook中做一些与初始化任务有关的处理；OSTCBInitHook收到的ptcb参数指向新添加任务的任务控制块的指针，而这个新添加任务的任务控制块绝大部分已经初始化完成，但是还没有链接到已经建立任务的链表中。

1. OS_STK * OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg),
   
2.                         void *p_arg,
   
3.                         OS_STK *ptos,
   
4.                         INT16U opt)
   
5. {
   
6.     OS_STK *stk;
   
7.     (void)opt;                                
   
8.     stk       = ptos;   
   
9.     *(stk)    = (INT32U)0x01000000L;           //xPSR                                 
   
10.     *(--stk)  = (INT32U)task;                  //Entry Point                          
    
11. *(--stk) = (INT32U)0xFFFFFFFEL; // R14(LR) (init value will cause fault if ever used)   
    
12.     *(--stk)  = (INT32U)0x12121212L;          // R12                                 
    
13.     *(--stk)  = (INT32U)0x03030303L;          // R3  
    
14.     *(--stk)  = (INT32U)0x02020202L;           // R2   
    
15.     *(--stk)  = (INT32U)0x01010101L;           //  R1   
    
16.     *(--stk)  = (INT32U)p_arg;                 // R0 : argument  
    
17. 
    
18.    //Remaining registers saved on process stack
    
19.     *(--stk)  = (INT32U)0x11111111L;           // R11  
    
20.     *(--stk)  = (INT32U)0x10101010L;           // R10  
    
21.     *(--stk)  = (INT32U)0x09090909L;           // R9   
    
22.     *(--stk)  = (INT32U)0x08080808L;           // R8      
    
23.     *(--stk)  = (INT32U)0x07070707L;           // R7     
    
24.     *(--stk)  = (INT32U)0x06060606L;           // R6     
    
25.     *(--stk)  = (INT32U)0x05050505L;           // R5     
    
26.     *(--stk)  = (INT32U)0x04040404L;           // R4      
    
27.     return (stk);
    
28. }

复制代码

3：在OS_CPU_A.ASM中用汇编写4个与处理器相关的函数
   需要移植的函数有，如下所示，

1. OSStartHighRdy():在调用OSStart（）函数时，使就绪态任务中优先级最高的任务开始运行
   
2.    OSCtxSw():
   
3.    OSIntCtxSw():
   
4.    OSTickISR():
   
5.    OS_CPU_SR_Save()
   
6.    OS_CPU_SR_Restore():
   
7. 
   
8. OSCtxSw()：可以参考学习笔记中的记录，M3中任务切换还需实现软中断的处理函数
   
9. OSCtxSw   ;悬起PSV异常
   
10.     LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL                                 
    
11.     LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET
    
12.     STR     R1, [R0]
    
13.     BX      LR
    

复制代码

OSIntCtxSw()：在退出中断前调用OSIntCtxSw，在ISR中执行任务的切换功能，OSIntCtxSw与OSCtxSw基本相同，M3的是一模一样的。

OSPendSV 【软中断的处理函数】

1. MRS     R0, PSP                                            
   
2.     CBZ     R0, OSPendSV_nosave                                
   
3. 
   
4.     SUBS    R0, R0, #0x20                                      
   
5.     STM     R0, {R4-R11}
   
6. 
   
7.     LDR     R1, __OS_TCBCur                                    
   
8.     LDR     R1, [R1]
   
9.     STR     R0, [R1]                                                         
   
10. OSPendSV_nosave
    
11.     PUSH    {R14}                                               
    
12.     LDR     R0, __OS_TaskSwHook                                 ; OSTaskSwHook();
    
13.     BLX     R0
    
14.     POP     {R14}
    
15. 
    
16.     LDR     R0, __OS_PrioCur                                 
    
17.     LDR     R1, __OS_PrioHighRdy
    
18.     LDRB    R2, [R1]
    
19.     STRB    R2, [R0]
    
20. 
    
21.     LDR     R0, __OS_TCBCur                                   
    
22.     LDR     R1, __OS_TCBHighRdy
    
23.     LDR     R2, [R1]
    
24.     STR     R2, [R0]
    
25. 
    
26.     LDR     R0, [R2]                                          
    
27.     LDM     R0, {R4-R11}                                       
    
28.     ADDS    R0, R0, #0x20
    
29.     MSR     PSP, R0                                             
    
30.     ORR     LR, LR, #0x04                                       
    
31.     BX      LR   

复制代码

OSTickISR在这里即SysTickHandler函数

1. void SysTickHandler(void)
   
2. {
   
3.     OS_CPU_SR  cpu_sr;
   
4.     OS_ENTER_CRITICAL();  
   
5.     OSIntNesting++;
   
6.     OS_EXIT_CRITICAL();  
   
7.     OSTimeTick();     //主要判断延时的任务是否计时到
   
8.     OSIntExit();  //在os_core.c文件里定义,如果有更高优先级的任务就绪了,则执行一次任务切换
   
9. }
   
10. 
    
11. OSStartHighRdy
    
12.     LDR     R0, =NVIC_SYSPRI2                                   
    
13.     LDR     R1, =NVIC_PENDSV_PRI
    
14.     STRB    R1, [R0]               //这几句是设置PendSV优先级
    
15. 
    
16.     MOVS    R0, #0                                             
    
17.     MSR     PSP, R0          //设置PSP的初始值0(在第一次PendSV中断服务程序中不用保存CPU的各寄存器)
    
18. 
    
19.     LDR     R0, __OS_Running                                 
    
20.     MOVS    R1, #1
    
21.     STRB    R1, [R0]             // OSRunning = TRUE，表明操作系统已经运行
    
22. 
    
23.     LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL                                 
    
24.     LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET
    
25.     STR     R1, [R0]            //触发PendSV中断,暂时挂起
    
26. 
    
27.     CPSIE   I                   //开总中断【一定要在这里才开总中断，如果在此之前任何一个地方开中断，系统一旦响应中断，很有可能造成系统因没有做出足够的准备而出错（比如如果在初始化systicks时就开启了中断，uC/OS此时还处于未知阶段，就会崩溃），所在在这里开启总中断才是安全的】                              

复制代码

1. 
   
2. OS_CPU_SR_Save()
   
3.     MRS     R0, PRIMASK   ;保存全局中断标志  
   
4.     CPSID   I           ;关中断
   
5.     BX      LR
   
6. OS_CPU_SR_Restore()
   
7.     MSR     PRIMASK, R0    ;恢复全局中断标志
   
8.     BX      LR

复制代码

小猫爱吃鱼 发表于 2015-11-4 20:34
5：处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器 存储与读出到内存（堆栈）的指令
  uC/OS ii中，任务切换时一般要读 ...

ucos iii比ucos ii多在什么地方呢？

现在觉得ucos ii真的是一个好的操作系统啊

来学习一下这个高级的系统。

移植的时候要注意什么，移植成功后怎么往里面安装软件，还是像电脑一样可以安装程序