【转】基于Matlab的STM32软件快速开发

只看该作者 · 2016-9-10 22:22

本节我们将从UCOSII简介、硬件设计、软件设计和下载验证4部分来分析，主要是从下面4个方面进行讲解：

1.UCSOII简介

2.硬件设计

3.软件设计

4.下载验证

一、UCOSII简介【摘抄正点原子的】

UCOSII 的前身是 UCOS，最早出自于 1992 年美国嵌入式系统专家 Jean J.Labrosse 在《嵌入式系统编程》杂志的 5 月和 6 月刊上刊登的**连载，并把 UCOS 的源码发布在该杂志的BBS上。目前最新的版本：UCOSIII 已经出来，但是现在使用最为广泛的还是 UCOSII，本章我们主要针对 UCOSII 进行介绍。在学习本章之前，UOCS 相关的知识比较多，我们实验也知识指点一下大家入门，详细了解建议大家先看看任哲老师的《嵌入式实时操作系统 ucosII 原理及应用》，这本书的 Pdf 我们光盘有，大家可以翻阅一下。同时我们光盘还提供了一个北航老师的 UCOS 简明讲义，大家也可以翻阅一下。

UCOSII 是一个可以基于 ROM 运行的、可裁减的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性，特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统(RTOS)。为了提供最好的移植性能，UCOSII 最大程度上使用 ANSI C 语言进行开发，并且已经移植到近 40 多种处理器体系上，涵盖了从 8 位到 64 位各种 CPU(包括 DSP)。

UCOSII 是专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用 C 语言编写的。CPU硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约 200 行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的 CPU 上。用户只要有标准的 ANSI 的 C 交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将 UCOSII 嵌人到开发的产品中。 UCOSII 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至 2KB 。UCOSII 已经移植到了几乎所有知名的 CPU 上。

UCOSII 构思巧妙。结构简洁精练，可读性强，同时又具备了实时操作系统的全部功能，虽然它只是一个内核，但非常适合初次接触嵌入式实时操作系统的朋友，可以说是麻雀虽小，

五脏俱全。UCOSII（V2.91 版本）体系结构如下图所示：

UCOSII 体系结构图

注意本章我们使用的是 UCOSII 的最新版本： V2.91 版本，该版本 UCOSII 比早期的UCOSII（如 V2.52）多了很多功能（比如多了软件定时器，支持任务数最大达到 255 个等），而且修正了很多已知 BUG。不过，有两个文件：os_dbg_r.c 和 os_dbg.c，我们没有在上图列出，也不将其加入到我们的工程中，这两个主要用于对 UCOS 内核进行调试支持，比较少用到。

从上图可以看出，UCOSII 的移植，我们只需要修改：os_cpu.h、os_cpu_a.asm 和 os_cpu.c等三个文件即可，其中：os_cpu.h，进行数据类型的定义，以及处理器相关代码和几个函数原型；os_cpu_a.asm，是移植过程中需要汇编完成的一些函数，主要就是任务切换函数； os_cpu.c，定义一些用户 HOOK 函数。

图中定时器的作用是为 UCOSII 提供系统时钟节拍，实现任务切换和任务延时等功能。这个时钟节拍由 OS_TICKS_PER_SEC （在 os_cfg.h 中定义）设置，一般我们设置 UCOSII 的系统时钟节拍为 1ms~100ms，具体根据你所用处理器和使用需要来设置。本章，我们利用 STM32的SYSTICK 定时器来提供 UCOSII 时钟节拍。

关于 UCOSII 在 STM32 的详细移植，请参考光盘资料（《UCOSII 在 STM32 的移植详解.pdf》），这里我们就不详细介绍了。

UCOSII 早期版本只支持 64 个任务，但是从 2.80 版本开始，支持任务数提高到 255 个，不过对我们来说一般 64 个任务都是足够多了，一般很难用到这么多个任务。UCOSII 保留了最高4 个优先级和最低 4 个优先级的总共 8 个任务，用于拓展使用，单实际上， UCOSII 一般只占用了最低 2 个优先级，分别用于空闲任务（倒数第一）和统计任务（倒数第二），所以剩下给我们使用的任务最多可达 255-2=253 个（V2.91）。

UCOS 是怎样实现多任务并发工作的呢？外部中断相信大家都比较熟悉了。CPU 在执行一段用户代码的时候，如果此时发生了外部中断，那么先进行现场保护，之后转向中断服务程序执行，执行完成后恢复现场，从中断处开始执行原来的用户代码。 Ucos 的原理本质上也是这样的，当一个任务 A 正在执行的时候，如果他释放了 cpu 控制权，先对任务 A 进行现场保护，然后从任务就绪表中查找其他就绪任务去执行，等到任务 A 的等待时间到了，它可能重新获得cpu 控制权，这个时候恢复任务 A 的现场，从而继续执行任务 A，这样看起来就好像两个任务同时执行了。实际上，任何时候，只有一个任务可以获得 cpu 控制权。这个过程很负责，场景也多样，这里只是举个简单的例子说明。

所谓的任务，其实就是一个死循环函数，该函数实现一定的功能，一个工程可以有很多这样的任务（最多 255 个），UCOSII 对这些任务进行调度管理，让这些任务可以并发工作（注意不是同时工作！！，并发只是各任务轮流占用 CPU，而不是同时占用，任何时候还是只有 1个任务能够占用 CPU），这就是 UCOSII 最基本的功能。Ucos 任务的一般格式为：

void MyTask (void *pdata)

{

任务准备工作…

While(1)//死循环

{

任务 MyTask 实体代码;

OSTimeDlyHMSM(x,x,x,x);//调用任务延时函数，释放 cpu 控制权，

}