從0到1教你寫uCOS-III教程（基于STM32單片機(jī)）

ID:384378 · 發(fā)表于 2018-8-8 22:12

1.1 如何學(xué)習(xí)本書
本書與市面上的任何一本 uC/OS-III 相關(guān)的書都不一樣，它們要么是翻譯官方的參考手冊，要么是講如何使用 uC/OS-III，要么是講 uC/OS-III 的源碼，而本書是教你怎么從 0 開始把 uC/OS-III 寫出來，既講了源碼實(shí)現(xiàn)，也講了 API 如何使用。當(dāng)你拿到本書開始學(xué)習(xí)的時(shí)候你一定會驚訝，原來 RTOS 的學(xué)習(xí)并沒有那么復(fù)雜，反而是那么的有趣，原來自己也可以寫 OS，成就感立馬爆棚。

全書內(nèi)容循序漸進(jìn)，不斷迭代，前一章都是后一章的基礎(chǔ)，必須從頭開始閱讀，不能進(jìn)行跳躍式的閱讀。在學(xué)習(xí)的時(shí)候務(wù)必做到兩點(diǎn)：一是不能一味地看書，要把代碼和書本結(jié)合起來學(xué)習(xí)，一邊看書，一邊調(diào)試代碼。看書倒是很簡單，那如何調(diào)試代碼？即單步執(zhí)行每一條程序，看看程序的執(zhí)行流程和執(zhí)行的效果與自己大腦所想是不是一樣；二是在每學(xué)完一章之后，必須將配套的例程重寫一遍（切記不要復(fù)制，哪怕是一個(gè)分號，但可以抄），做到舉一反三，確保真正理解。在自己寫的時(shí)候肯定會錯(cuò)漏百出，這個(gè)時(shí)候要珍惜這些錯(cuò)誤，好好調(diào)試，這是你提高編程能力的最好的機(jī)會。記住，程序不是寫出來的，而是調(diào)試出來的。
1.2 本書的參考資料
1、 uC/OS-III 官方源代碼
2、 uCOS-III 中文翻譯（電子版）
3、嵌入式操作系統(tǒng) uCOS-II(第二版) （電子版）
4、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μCOS-II 原理及應(yīng)用任哲編著（電子版）
5、 CM3 權(quán)威指南 CnR2 （電子版）
6、 STM32F10xxx Cortex-M3 programming manual （電子版）
1.3 本書的編寫風(fēng)格
本書以 uC/OS-III 官方源碼為藍(lán)本，抽絲剝繭，不斷迭代，教你怎么從 0 開始把uC/OS-III 寫出來。書中涉及到的數(shù)據(jù)類型，變量名稱、函數(shù)名稱，文件名稱，文件存放的位置都完全按照 uC/OS-III 官方的方式來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)你學(xué)完這本書之后可以無縫地切換到原版的 uC/OS-III 的使用。要注意的是，在實(shí)現(xiàn)的過程中，某些函數(shù)我會去掉一些形參和一些冗余的代碼，只保留核心的功能，但這并不會影響我們學(xué)習(xí)。

第2章如何學(xué)習(xí) RTOS

2.1 為什么要學(xué)習(xí) RTOS
當(dāng)我們進(jìn)入嵌入式這個(gè)領(lǐng)域的時(shí)候，往往首先接觸的都是單片機(jī)編程，單片機(jī)編程又首選 51 單片機(jī)來入門。這里面說的單片機(jī)編程通常都是指裸機(jī)編程，即不加入任何 RTOS（Real Time Operation System 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）的程序。常用的 RTOS 有國外的 FreeRTOS、ucOS、RTX 和國內(nèi)的 Huawei LiteOS、和 RT-Thread 等，其中尤以開源且免費(fèi)的 FreeRTOS的市場占有率最高，歷史悠久的 ucos 屈居第二。

在裸機(jī)系統(tǒng)中，所有的程序基本都是自己寫的，所有的操作都是在一個(gè)無限的大循環(huán)里面實(shí)現(xiàn)�，F(xiàn)實(shí)生活中的很多中小型的電子產(chǎn)品用的都是裸機(jī)系統(tǒng)，而且也能夠滿足需求。但是為什么還要學(xué)習(xí) RTOS 編程，偏偏還要整個(gè)操作系統(tǒng)進(jìn)來。一是項(xiàng)目需要，隨著產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的功能越來越多，單純的裸機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不能夠完美地解決問題，反而會使編程變得更加復(fù)雜，如果想降低編程的難度，我們可以考慮引入 RTOS 實(shí)現(xiàn)多任務(wù)管理，這是使用RTOS 的最大優(yōu)勢。二是學(xué)習(xí)的需要，必須學(xué)習(xí)更高級的東西，實(shí)現(xiàn)更好的職業(yè)規(guī)劃，為將來走向人生巔峰迎娶白富美做準(zhǔn)備，而不是一味的在裸機(jī)編程上面死磕。作為一個(gè)合格的嵌入式軟件工程師，學(xué)習(xí)是永遠(yuǎn)不能停止的事，時(shí)刻都在為將來準(zhǔn)備。書到用時(shí)方恨少，我希望機(jī)會來臨時(shí)你不要有這種感覺。
為了幫大家理清 RTOS 編程的套路，下面我們簡單的分析下這兩種編程方式的區(qū)別，這個(gè)區(qū)別我稱它為學(xué)習(xí) RTOS 的命門，只要打通這個(gè)任督二脈，以后的 RTOS 學(xué)習(xí)可以說是易如反掌。在講解這兩種編程方法的區(qū)別的時(shí)候，我們主要講方法論，不會涉及到具體的代碼編程，主要還是通過偽代碼來講解。

2.2 如何學(xué)習(xí) RTOS
裸機(jī)編程和 RTOS 編程的風(fēng)格有些不一樣，而且有很多人說 RTOS 的學(xué)習(xí)很難，這就導(dǎo)致學(xué)習(xí)的人一聽到 RTOS 編程就在心理面忌憚三分，結(jié)果就是出師未捷身先死。那么到底如何學(xué)習(xí)一個(gè) RTOS？最簡單的就是在別人移植好的系統(tǒng)之上，看看 RTOS里面的 API 使用說明，然后調(diào)用這些 API 實(shí)現(xiàn)自己想要的功能即可。完全，不用關(guān)心底層的移植，這是最簡單快速的入門方法。這種方法各有利弊，如果是做產(chǎn)品，好處是可以快速的實(shí)現(xiàn)功能，將產(chǎn)品推向市場，贏得先機(jī)，弊端是當(dāng)程序出現(xiàn)問題的時(shí)候，因?qū)︖@個(gè)RTOS 不夠了解，會導(dǎo)致調(diào)試?yán)щy，焦頭爛額，一籌莫展。如果是學(xué)習(xí)，那么只會簡單的調(diào)用 API，那是不可取的，我們應(yīng)該深入的學(xué)習(xí)其中一款 RTOS。目前市場上現(xiàn)有的 RTOS，它們的內(nèi)核實(shí)現(xiàn)方式都差不多，我們只需要深入學(xué)習(xí)其中一款就行。萬變不離其宗，以后換到其它型號的 RTOS，使用起來，那自然是得心應(yīng)手。那如何深入的學(xué)習(xí)一款 RTOS？這里有一個(gè)最有效也是最難的方法，就是閱讀 RTOS 的源碼，深究內(nèi)核和每個(gè)組建的實(shí)現(xiàn)方式，這個(gè)過程枯燥且痛苦。但為了能夠?qū)W到 RTOS 的精華，你不入地獄誰入地獄？

市面上雖然有一些講解相關(guān) RTOS 源碼的書，如果你基礎(chǔ)不夠，且先前沒有使用過該款 RTOS，那么源碼看起來還是會非�？菰�，且并不能從全局掌握整個(gè) RTOS 的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在，我們采用一種全新的方法來教大家學(xué)習(xí)一款 RTOS，即不是單純的講里面的API 如何使用，也不是單純的拿里面的源碼一句句來講解。而是，從 0 開始，層層疊加，不斷地完善，教大家怎么把一個(gè) RTOS 寫 0 到 1 寫出來，讓你在每一個(gè)階段都能享受到成功的喜悅。在這個(gè) RTOS 實(shí)現(xiàn)的過程中，只需要你具備 C 語言的基礎(chǔ)就行，然后就是跟著我們這個(gè)教程篤定前行，最后定有所成。
這個(gè)用來教學(xué)的 RTOS，我們不會完全自己寫一個(gè)，不會再重復(fù)的造輪子，而是選取年齡最大（26 歲）、商業(yè)化最成功、安全驗(yàn)證最多的 uC/OS-III 為藍(lán)本，將其抽絲剝繭，層層疊加，從 0 到 1 寫出來。在實(shí)現(xiàn)的過程中，數(shù)據(jù)類型、變量名、函數(shù)名稱、文件類型等都完全按照 uC/OS-III 里面的寫法，不會自己再重新命名。這樣學(xué)完我們這個(gè)課程之后，就可以無縫地過度到 uC/OS-III 的使用。
2.3 如何選擇 RTOS
選擇一個(gè) RTOS 要看下你是學(xué)習(xí)還是做產(chǎn)品，如果是學(xué)習(xí)則選擇一個(gè)年齡最大，商業(yè)化最成功，安全驗(yàn)證最多的來學(xué)習(xí)，而且是深入學(xué)習(xí)。那么符合前面這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的只有ucos，所以，學(xué)一個(gè) RTOS，首選 ucos，而且 ucos 的資料是最多的。當(dāng)然，選擇其他的RTOS 來學(xué)習(xí)也是可以的。學(xué)完之后就是要用了，如果是產(chǎn)品中使用 ucos 就要面臨授權(quán)的問題，就是要給版權(quán)費(fèi)。一聽到要給錢，大家肯定是不樂意了，所以開源免費(fèi)的FreeRTOS 就受到各個(gè)半導(dǎo)體廠商和開發(fā)者的青睞。目前，F(xiàn)reeRTOS 是市場占有率最高的RTOS，非常適合用來做產(chǎn)品。另外，國內(nèi)的 RT-Thread 也在迅速的崛起，同樣是開源免費(fèi)。

第3章新建工程—軟件仿真

在開始寫 RTOS 之前，我們先新建一個(gè)工程，Device 選擇 Cortex-M3 內(nèi)核的處理器，調(diào)試方式選擇軟件仿真，到最后寫完整個(gè) RTOS 之后，我們再把 RTOS 移植到野火 STM32開發(fā)板上，到了最后的移植其實(shí)已經(jīng)非常簡單，只需要換一下啟動文件和添加 bsp 驅(qū)動就行。

3.1 新建本地工程文件夾
在開始新建工程之前，我們先在本地電腦端新建一個(gè)文件夾用于存放工程。文件夾名字我們?nèi)?RTOS，然后再在該文件夾下面新建各個(gè)文件夾和文件，有關(guān)這些文件夾的包含關(guān)系和作用具體見表格 3-1。

表格 3-1 工程文件夾根目錄下的文件夾的作用

3.2 使用 KEIL 新建工程
開發(fā)環(huán)境我們使用 KEIL5，版本為 5.15，高于或者低于 5.15 都行，只要是版本 5 就行。

3.2.1 New Progect
首先打開 KEIL5 軟件，新建一個(gè)工程，工程文件放在目錄 Project\RVMDK（uv5）下面，名稱命名為 YH-uCOS-III，其中 YH 是野火拼音首字母的縮寫，當(dāng)然你也可以換成其它名稱，但是必須是英文，不能是中文，切記。

3.2.2 Select Device For Target
當(dāng)命名好工程名稱，點(diǎn)擊確定之后會彈出 Select Device for Target 的選項(xiàng)框，讓我們選擇處理器，這里我們選擇 ARMCM3，具體見圖 3-1。

其實(shí)這兩個(gè)文件剛開始都是存放在 KEIL 的安裝目錄下，當(dāng)我們配置 Manage Run-Time Environment 選項(xiàng)框之后，軟件就會把選中好的文件從 KEIL 的安裝目錄拷貝到我們的工程目錄：Project\RTE\Device\ARMCM3 下面。其中 startup_ARMCM3.s 是匯編編寫的啟動文件，system_ARMCM3.c 是 C 語言編寫的跟時(shí)鐘相關(guān)的文件。更加具體的可直接閱讀這兩個(gè)文件的源碼。只要是 Cortex-M3 內(nèi)核的單片機(jī)，這兩個(gè)文件都適用。

3.3 在 KEIL 工程里面新建文件組
在工程里面添加 User、uC/OS-III Source、uC/OS-III Ports、uC/CPU、uC/LIB 和 Doc 這幾個(gè)文件組，用于管理文件，具體見圖 3-4。

對于新手，這里有個(gè)問題就是如何添加文件組？具體的方法為鼠標(biāo)右鍵 Target1，在彈出的選項(xiàng)里面選擇 Add Group…即可，具體見圖 3-5，需要多少個(gè)組就鼠標(biāo)右擊多少次Target1。

3.4 在 KEIL 工程里面添加文件
在工程里面添加好組之后，我們需要把本地工程里面新建好的文件添加到工程里面。
具體為把 readme.txt 文件添加到 Doc 組，app.c 添加到 User 組，至于 OS 相關(guān)的文件我們還沒有編寫，那么 OS 相關(guān)的組就暫時(shí)為空，具體見圖 3-6。

對于新手，這里有個(gè)問題就是如何將本地工程里面的文件添加到工程組里里面？具體的方法為鼠標(biāo)左鍵雙擊相應(yīng)的組，在彈出的文件選擇框中找到要添加的文件，默認(rèn)的文件類型是 C 文件，如果要添加的是文本或者匯編文件，那么此時(shí)將看不到，這個(gè)時(shí)候就需要把文件類型選擇為 All Files，最后點(diǎn)擊 Add 按鈕即可，具體見圖 3-7。

3.4.1 編寫 main 函數(shù)

一個(gè)工程如果沒有 main 函數(shù)是編譯不成功的，會出錯(cuò)。因?yàn)橄到y(tǒng)在開始執(zhí)行的時(shí)候先執(zhí)行啟動文件里面的復(fù)位程序，復(fù)位程序里面會調(diào)用 C 庫函數(shù)__main，__main 的作用是初始化好系統(tǒng)變量，如全局變量，只讀的，可讀可寫的等等。__main 最后會調(diào)用__rtentry，再由__rtentry 調(diào)用 main 函數(shù)，從而由匯編跳入到 C 的世界，這里面的 main 函數(shù)就需要我們手動編寫，如果沒有編寫 main 函數(shù)，就會出現(xiàn) main 函數(shù)沒有定義的錯(cuò)誤，具體見圖 3-8。

main 函數(shù)我們寫在 app.c 文件里面，因?yàn)槭莿倓傂陆üこ蹋?main 函數(shù)暫時(shí)為空，
具體見代碼清單 3-1。
代碼清單 3-1main 函數(shù)

int main(void)
{
for (;;) {
/* 啥事不干 */
}
}

復(fù)制代碼

…………
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一共16章節(jié)
…………
完整的pdf格式文檔51黑下載地址（共126頁P(yáng)DF）：

[野火]《從0到1教你寫uCOS-III》.pdf (3.25 MB, 下載次數(shù): 615)

ID:1 · 發(fā)表于 2018-8-9 03:20

好資料，51黑有你更精彩!!!

ID:328014 · 發(fā)表于 2018-8-9 03:20

寫的太棒了，大愛火哥啊.

ID:328014 · 發(fā)表于 2018-8-9 03:22

這個(gè)是我看過的最通俗易懂的uCOS-III教程

ID:396960 · 發(fā)表于 2018-9-16 10:44

下來看看，謝謝樓主無私

ID:104779 · 發(fā)表于 2018-9-18 01:55

向上傳資料人致敬！

ID:86450 · 發(fā)表于 2018-9-18 10:06

好資料，51黑有你更精彩!!!

ID:411798 · 發(fā)表于 2018-10-18 16:44

很好的資料

ID:18591 · 發(fā)表于 2018-11-6 23:23

好資料，~~~~~~~~~~~~~~~~~~

ID:5203 · 發(fā)表于 2018-11-7 08:08

書中的內(nèi)容很好，很實(shí)用。謝謝啦！

ID:393586 · 發(fā)表于 2018-11-7 20:35

這是野火的吧公眾號里面也發(fā)布了

ID:445403 · 發(fā)表于 2018-12-13 09:24

我想下載來學(xué)習(xí)，可是沒有積分。。。

ID:162136 · 發(fā)表于 2018-12-27 22:09

下載看了一下，不錯(cuò)，感謝。

ID:58591 · 發(fā)表于 2019-1-11 15:02

下載學(xué)習(xí)下，感謝分享

ID:66915 · 發(fā)表于 2019-1-12 12:37

寫的太棒了，大愛火哥啊

ID:467292 · 發(fā)表于 2019-1-13 11:10

贊一個(gè)！好資料，51黑有你更精彩!!!

ID:185317 · 發(fā)表于 2019-1-15 11:26

謝謝上傳

ID:18591 · 發(fā)表于 2019-1-20 19:15

寫的太棒了

ID:466010 · 發(fā)表于 2019-1-23 17:37

下載下來看看

ID:344498 · 發(fā)表于 2019-1-28 14:30

帶OS應(yīng)該是做單片機(jī)最高階了

ID:273165 · 發(fā)表于 2019-5-16 10:08

不可多得的好資料，謝謝分享

ID:492919 · 發(fā)表于 2019-5-16 19:55

看上去好利害啊!
下來看看

ID:346927 · 發(fā)表于 2019-5-17 20:44

正在學(xué)STM32,不可多得的好資料，謝謝分享！

ID:171630 · 發(fā)表于 2019-6-30 22:58

不錯(cuò)，已經(jīng)下載下來，希望可以學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。

ID:282431 · 發(fā)表于 2019-7-2 08:52

這個(gè)是最通俗易懂的uCOS-III教程，學(xué)習(xí)中

ID:282095 · 發(fā)表于 2019-7-2 11:16

很實(shí)用

ID:559960 · 發(fā)表于 2019-9-27 08:56

感謝分享

ID:644362 · 發(fā)表于 2019-11-18 15:53

非常棒的教程，謝謝謝謝！

ID:146034 · 發(fā)表于 2020-1-16 12:41

好資料學(xué)習(xí)了

ID:655943 · 發(fā)表于 2020-5-2 13:00

正想學(xué)這個(gè)，感謝分享

ID:282431 · 發(fā)表于 2020-5-2 17:24

正在學(xué)STM32F,好資料，謝謝分享！

ID:690363 · 發(fā)表于 2020-5-9 10:59

我這點(diǎn)黑幣啊，估計(jì)最后都不夠用了，都是好資料，謝謝

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