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UCos-ii_在STM32上的移植詳解,通過(guò)本例程可以學(xué)習(xí)一下ucosii！
下載代碼
stm32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)是stm32全系列芯片的外設(shè)驅(qū)動(dòng)，有了它可以大大加速我們開(kāi)發(fā)stm32。
首先從 st公司的網(wǎng)站下載最新的stm32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)，寫本文時(shí)最新的版本是V3.5.0。
解壓該zip文件，得到如下文件夾和文件
STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\
_htmresc
Libraries
Project
Utilities
Release_Notes.html
stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm
其中Libraries包含庫(kù)的源代碼，Project包含 stm32 各個(gè)外設(shè)的使用范例和一個(gè)工程模板,Utilities是使用st公司評(píng)估板的例子， stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm教我們?cè)趺从脴?biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)。
工程目錄結(jié)構(gòu)
既然準(zhǔn)備使用32位單片機(jī)， 應(yīng)該是個(gè)不小項(xiàng)目， 因此工程目錄也應(yīng)該做個(gè)規(guī)劃。這里我推薦一下我所使用的目錄結(jié)構(gòu)。假設(shè)工程名字叫template，建一個(gè)名為template 的文件夾，該目錄下有個(gè)3 個(gè)固定文件夾doc，src，include，doc用來(lái)存放工程相關(guān)的資料文件，src放源代碼，在 src下每個(gè)功能模塊一個(gè)文件夾，include放各個(gè)模塊都要使用的公共頭文件。 output放編譯輸出文件，內(nèi)含兩個(gè)子文件夾obj和 list。
template\
doc
src
include
output\obj
\list
整理庫(kù)代碼
由于Libraries下的CMSIS文件夾中很多代碼是和編譯器及芯片相關(guān)的，導(dǎo)致文件夾多且深度大，不利于工程維護(hù)，實(shí)際上一個(gè)項(xiàng)目往往是用固定的編譯器和芯片，因此有必要對(duì)庫(kù)進(jìn)行整理。
在 src下建立 libstm32目錄
1. 把 Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\下的內(nèi)容拷貝到libstm32目錄
下
2. 在 libstm32 目錄下建立 cmsis文件夾，把
Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport\下的core_cm3.c，core_cm3.h；
Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\下的 stm32f10x.h，system_stm32f10x.c，system_stm32f10x.h 拷貝到 cmsis文件夾中。
3. 根據(jù)你所選的芯片類型，將
Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm\下對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)文件拷貝到cmsis文件夾中。這里我拷貝的是startup_stm32f10x_hd.s（大容量型stm32芯片的啟動(dòng)文件）。
下面對(duì)該庫(kù)文件做個(gè)簡(jiǎn)單介紹：
Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\下的內(nèi)容很好理解就是stm32 的各個(gè)外設(shè)模塊驅(qū)動(dòng)代碼。
misc.h和 misc.c 是和 CM3 內(nèi)核有關(guān)的NVIC 和SysTick 的驅(qū)動(dòng)代碼。
Libraries\CMSIS 下是什么呢？cmsis英文全稱:Cortex Microcontroller
Software Interface Standard，是Cortex系列處理器硬件抽象層，可以理解為cortex內(nèi)核的軟件接口。
core_cm3.c, core_cm3.h
它們的目錄名為 CoreSupport，說(shuō)明這兩個(gè)文件是CM3內(nèi)核支撐文件，其他使用 CM3 內(nèi)核的芯片也可以用，不一定是stm32。這兩個(gè)文件用來(lái)獲取設(shè)置CM3 內(nèi)核，配置一些內(nèi)核寄存器。
stm32f10x.h, system_stm32f10x.c, system_stm32f10x.h 和
startup_stm32f10x_hd.s在 DeviceSupport目錄下，說(shuō)明這幾個(gè)文件是和具體的芯片有關(guān)的，也就是stm32 芯片的支撐文件。其中stm32f10x.h 是標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的入口，使用標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的代碼中必須包含該頭文件。system_stm32f10x.c,
system_stm32f10x.h 這兩個(gè)文件提供函數(shù)用來(lái)初始化stm32 芯片，配置 PLL、系統(tǒng)時(shí)鐘和內(nèi)置flash 接口。startup_stm32f10x_hd.s是大容量型stm32 芯片的啟動(dòng)文件。 建立工程
使用keil MDK（我使用 4.12版）在 template 目錄下建立工程，工程名為template。選一個(gè) stm32 系列的芯片，哪一個(gè)都無(wú)所謂（我選的是STM32F101RC，因?yàn)槲业陌遄泳褪怯眠@個(gè)芯片），接下來(lái)要注意的是當(dāng)彈出是否拷貝啟動(dòng)代碼到工程文件夾時(shí)要選No，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)里已經(jīng)有啟動(dòng)代碼了。
將 UV4 中project window 里的頂層目錄名改為template，并將第一個(gè)group名改為libstm32。把libstm32目錄下所有.c和.s 文件加載到工程里的libstm32。 在 src下建立一個(gè)init目錄用來(lái)放置系統(tǒng)初始化代碼。把Project\STM32F10x_StdPeriph_Template\下的 stm32f10x_it.c拷貝到 init文件夾中，stm32f10x_it.h，stm32f10x_conf.h 拷貝到include文件夾中。
stm32f10x_it.c，stm32f10x_it.h 是中斷服務(wù)程序文件。stm32f10x_conf.h 是標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的配置文件，對(duì)于工程中不需要的外設(shè)，可以注釋掉里面的包含的頭文件。這里我建議先僅留下stm32f10x_gpio.h，stm32f10x_rcc.h，misc.h，用到什么再打開(kāi)什么，這樣編譯起來(lái)快一點(diǎn)，當(dāng)然也可都留著。
使用stm32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)
事實(shí)上，stm32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的使用在stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm中的How to use the Library一節(jié)中已有說(shuō)明，下面我把其中的步驟羅列一下：
1. 根據(jù)所選芯片，把Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm中的啟動(dòng)代碼加到工程中，這一步在上面已經(jīng)做過(guò)了。
2. 在stm32f10x.h 的66-73 行，根據(jù)所選芯片類型，去掉相應(yīng)注釋，這里我去掉STM32F10X_HD 行的注釋（大容量型 stm32芯片）。
3. 去掉105 行的USE_STDPERIPH_DRIVER 注釋，啟用 stm32 標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)。
4. 在system_stm32f10x.c的110-115行，根據(jù)所選芯片主頻，去掉相應(yīng)注釋，默認(rèn) SYSCLK_FREQ_72MHz注釋已去掉，如果你的芯片主頻是72MHz，就不用做修改了，這里我的芯片是36MHz，注釋SYSCLK_FREQ_72MHz，去掉SYSCLK_FREQ_36MHz注釋。
跑馬燈程序
現(xiàn)在可以使用stm32 標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)了，下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的跑馬燈程序說(shuō)明。
在 init目錄下建立main.c 作為系統(tǒng)入口。
在 src下建立一個(gè)bsp目錄用來(lái)放置板級(jí)支持代碼，建立led.c，led.h。
代碼如下：
led.h
#ifndef _LED_H_
#define _LED_H_
#include <stdint.h>
#define LED_0 0
#define LED_1 1
#define LED_2 2
void led_init(void);
void led_on(uint32_t n);
void led_off(uint32_t n);
#endif
led.c
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
void led_init(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
}
void led_on(uint32_t n) {
switch (n) {
case LED_0:
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
break;
case LED_1:
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7);
break;
case LED_2:
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_8);
break;
default:
break;
}
}
void led_off(uint32_t n){
switch (n) {
case LED_0:
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
break;
case LED_1:
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7);
break;
case LED_2:
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_8);
break;
default:
break;
}
}
main.c
#include "led.h"
static void delay(uint32_t ms){
uint32_t count = 8000;
while (ms--) {
while (count--);
count = 8000;
}
}
int main(void){
led_init();
for (;;) {
led_on(LED_0);
led_off(LED_1);
led_off(LED_2);
delay(1000);
led_off(LED_0);
led_on(LED_1);
led_off(LED_2);
delay(1000);
led_off(LED_0);
led_off(LED_1);
led_on(LED_2);
delay(1000);
}
}
在 project中建立init， bsp 組，并將各種代碼加入。在工程的Options 中， c/c++
選項(xiàng)卡的 Include Paths 中添加.\include; .\src\libstm32\cmsis; .\src\libstm32\inc;
.\src\bsp;。
Output選項(xiàng)卡 Select Folder for Objects 中選.\output\obj。
Listing 選項(xiàng)卡 Select Folder for Listings中選.\output\list。
Debug選項(xiàng)卡選use ULINK Cortex Debugger, Run to main()打鉤，這一步大家可以根據(jù)自己手上的仿真器做不同選擇。編譯運(yùn)行。 ucosii在stm32 上的移植詳解
雖然目前網(wǎng)上已經(jīng)有不少關(guān)于ucosii在stm32 上的移植版本，包括micrium也有官方移植版本。但這些版本具體是怎么移植出來(lái)的，又該怎么基于移植好的ucosii開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，網(wǎng)上介紹的并不多。這里介紹一下我的移植經(jīng)歷，希望對(duì)大家有所幫助。
我的移植基本上是從零開(kāi)始的。首先想要做好移植，有兩方面的內(nèi)容是必須要了解。1.目標(biāo)芯片；2.ucosii 內(nèi)核原理。
雖然我們移植的目標(biāo)芯片是stm32，但操作系統(tǒng)的移植基本是針對(duì)Cortex-M3內(nèi)核（以下簡(jiǎn)稱CM3）而言的，所以我們只需了解CM3 內(nèi)核就好了。stm32芯片就是CM3內(nèi)核加上各種各樣的外設(shè)。
怎么才能了解CM3 呢？看一本書<<ARM Cortex-M3 權(quán)威指南>>（宋巖譯，網(wǎng)上多的很）就好了，很多同學(xué)可能想，看完這本書移植的新鮮勁都沒(méi)了，因此我把該書和移植有關(guān)的章節(jié)都列了出來(lái)，并對(duì)其中的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行介紹，我數(shù)了數(shù)相關(guān)章節(jié)還不到100頁(yè)，就這點(diǎn)內(nèi)容，總要看了吧。
相關(guān)章節(jié)如下：
chapter2 Cortex-M3 概覽
2.1 - 2.9
主要了解Cortex-M3的概貌。剛開(kāi)始看時(shí)不用追求全部理解，后面會(huì)有詳細(xì)介紹，很多內(nèi)容多看幾遍就明白。其中2.8 指令集，只要了解，CM3只使用thumb2就 ok了。
chapter3 Cortex-M3 基礎(chǔ)
3.1 寄存器組
R0-R12: 通用寄存器
R13: 堆棧寄存器
有兩個(gè)，MSP 和 PSP，同時(shí)只能看見(jiàn)一個(gè) 引用R13時(shí)，引用的是正在使用的那個(gè)
MSP：可用于異常服務(wù)和應(yīng)用程序
PSP：只能用于應(yīng)用程序
系統(tǒng)復(fù)位后，用的堆棧指針是MSP。
R14: 連接寄存器，又名LR，存儲(chǔ)返回地址
R15: 程序計(jì)數(shù)寄存器，又名PC
3.2 特殊功能寄存器
程序狀態(tài)字寄存器組（PSRs）
中斷屏蔽寄存器組（PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI）
控制寄存器（CONTROL）
程序狀態(tài)字寄存器組（PSRs）分為
應(yīng)用程序 PSR（APSR）
中斷號(hào) PSR（IPSR）
執(zhí)行 PSR（EPSR） 每個(gè)都是32位，由于這3 個(gè)寄存器有效位是錯(cuò)開(kāi)的，因此可以組合訪問(wèn)。
中斷屏蔽寄存器組（PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI），這三個(gè)寄存器用于
控制異常的使能和除能。
控制寄存器（CONTROL）它有兩個(gè)作用：
1.定義特權(quán)級(jí)別
2.選擇當(dāng)前使用哪個(gè)堆棧指針
3.3 操作模式和特權(quán)極別
操作模式: 處理者模式和線程模式
異常處理：處理者模式
主程序：線程模式
ucosii 不區(qū)分特權(quán)級(jí)和用戶級(jí)，程序始終工作在特權(quán)級(jí)
這兩個(gè)堆棧指針的切換是全自動(dòng)的，就在出入異常服務(wù)例程時(shí)由硬件處理。
3.4 - 3.7
沒(méi)什么好講的，需要看。
3.8 復(fù)位序列
0x00000000 MSP 初值
0x00000004 PC 初值 復(fù)位向量
chapter7 異常
7.1 異常類型
分為系統(tǒng)異常(編號(hào)1-15)和外部中斷(大于15)
7.2 優(yōu)先級(jí)
CM3支持3 個(gè)固定的高優(yōu)先級(jí)和多達(dá)256 級(jí)的可編程優(yōu)先級(jí)。
在 NVIC 中，每個(gè)中斷都有一個(gè)優(yōu)先級(jí)配置寄存器（1 個(gè)byte），用來(lái)配置該
中斷的優(yōu)先級(jí)。但該寄存器并不是每個(gè)位都被使用，不同制造商生產(chǎn)的芯片不相同，
譬如stm32使用 4位，也就是說(shuō)stm32支持16 個(gè)可編程優(yōu)先級(jí)（參考： chapter9）。
注意該寄存器是以 MSB對(duì)齊的，因此 stm32每個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)配置寄存器7:4
位有效，3:0 位無(wú)效。
對(duì)于優(yōu)先級(jí)，CM3 又分為搶占優(yōu)先級(jí)和亞優(yōu)先級(jí)，
NVIC中的應(yīng)用程序中斷及復(fù)位控制寄存器(AIRCR)的優(yōu)先級(jí)分組(10:8)描述了
如何劃分搶占優(yōu)先級(jí)和亞優(yōu)先級(jí)。
什么意思？以stm32 為例，優(yōu)先級(jí)配置寄存器不是7:4位有效嗎，如果 AIRCR
中的優(yōu)先級(jí)分組值為4，則優(yōu)先級(jí)配置寄存器的7:5 位確定搶占優(yōu)先級(jí)，位4 確定
亞優(yōu)先級(jí)。此時(shí)所有中斷有8個(gè)搶占優(yōu)先級(jí)，每個(gè)搶占優(yōu)先級(jí)有2 個(gè)亞優(yōu)先級(jí)。
搶占優(yōu)先級(jí)高的中斷可以搶占搶占優(yōu)先級(jí)低的中斷，即搶占優(yōu)先級(jí)決定了中斷是
否可以嵌套。
相同搶占優(yōu)先級(jí)的中斷不能嵌套，但當(dāng)搶占優(yōu)先級(jí)相同的異常有不止一個(gè)到來(lái)
時(shí)，就優(yōu)先響應(yīng)亞優(yōu)先級(jí)最高的異常。
參考附錄D
表D.9 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器陣列 0xE000_E400 - 0xE000_E4EF 共240 個(gè)。
表D.16 系統(tǒng)異常優(yōu)先級(jí)寄存器 0xE000_ED18 - 0xE000_ED23 共12 個(gè)。
優(yōu)先級(jí)相同，看中斷號(hào)，中斷號(hào)小的優(yōu)先。
7.3 向量表
初始在0x00000000 處，可以通過(guò)向量表偏移量寄存器(VTOR)（地址：
0xE000_ED08）更改，一般無(wú)需更改。
7.4 中斷輸入及掛起行為
需要看。
7.5 Fault異常
可不看。
7.6 SVC和PendSV
SVC
SVC 主要用在分特權(quán)級(jí)和用戶級(jí)的操作系統(tǒng)，ucosii 不區(qū)分特權(quán)級(jí)和用戶級(jí)，
可以不管這個(gè)東西。
這里說(shuō)點(diǎn)題外話，一開(kāi)始我很奇怪為什么會(huì)提供這種中斷，因?yàn)檫@種中斷一般
都是用在大型的操作系統(tǒng)上，如linux系統(tǒng)上，可CM3 又不提供MMU，應(yīng)該是無(wú)
法移植linux系統(tǒng)。后來(lái)我才知道uclinux是針對(duì)沒(méi)有MMU的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，
不過(guò)還是很懷疑有人會(huì)在像stm32這種芯片上用uclinux。
PendSV
PendSV 中斷主要做上下文切換，也就是任務(wù)切換，是ucosii 移植過(guò)程中最重要
的中斷。
主要有兩點(diǎn)：
1.PendSV中斷是手工往NVIC的PendSV懸起寄存器中寫1產(chǎn)生的（由OS
寫）。
2.PendSV中斷優(yōu)先級(jí)必須設(shè)為最低。
在講移植代碼時(shí)會(huì)介紹具體是如何做的。
對(duì)于7.6的PendSV 部分應(yīng)認(rèn)真研讀一下。
chapter8 NVIC 與中斷控制
NVIC負(fù)責(zé)芯片的中斷管理，它和CM3內(nèi)核緊密相關(guān)。
如果對(duì)于CM3 中斷配置不是很了解，可以看看 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 節(jié)。
8.7 節(jié)講述了 SysTick定時(shí)器，需要看。
chapter9 中斷的具體行為
9.1 中斷／異常的響應(yīng)序列
當(dāng)CM3 開(kāi)始響應(yīng)一個(gè)中斷時(shí)
1.xPSR, PC, LR, R12以及 R3‐R0 入棧
2.取向量
3.選擇堆棧指針 MSP/PSP，更新堆棧指針SP，更新連接寄存器LR，更新程序
計(jì)數(shù)器 PC
對(duì)移植ucosii 來(lái)說(shuō)，需要注意1,3
9.2 異常返回
在CM3 中，進(jìn)入中斷時(shí)，LR 寄存器的值會(huì)被自動(dòng)更新。9.6 節(jié)對(duì)更新后的值進(jìn)
行說(shuō)明。這里統(tǒng)稱EXC_RETURN。返回時(shí)通過(guò)把 EXC_RETURN往PC里寫來(lái)識(shí)
別返回動(dòng)作的。因?yàn)镋XC_RETURN是一個(gè)特殊值，所以對(duì)于CM3，匯編語(yǔ)言就
不需要類似reti 這種指令，而用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)時(shí)，不需要特殊編譯器命令指示一個(gè)函數(shù)為中斷服務(wù)程序。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序如果是c代碼編寫，匯編成匯編代碼，
函數(shù)結(jié)尾一般是reti。
9.3 嵌套的中斷
只要注意：中斷嵌套不能過(guò)深即可。
9.4 和9.5
這兩節(jié)說(shuō)明CM3對(duì)中斷的響應(yīng)能力大大提高了，主要是硬件機(jī)制的改進(jìn)。但對(duì)
移植來(lái)說(shuō)，并不需要關(guān)注。
9.6 異常返回值
對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)入中斷時(shí)，LR 寄存器的值進(jìn)行說(shuō)明，需要看。這里有一點(diǎn)需要注
意，該點(diǎn)在講移植代碼時(shí)再介紹。
9.7 和9.8
對(duì)移植來(lái)說(shuō)，并不需要關(guān)注。
chapter10 Cortex-M3的低層編程
這一章僅需關(guān)注 10.2節(jié)，因?yàn)閷?duì)移植來(lái)說(shuō)匯編與C的接口是必須面對(duì)的。
10.2 匯編與 C 的接口
有兩點(diǎn)需要知道：
1.當(dāng)主調(diào)函數(shù)需要傳遞參數(shù)（實(shí)參）時(shí)，它們使用R0‐R3。其中 R0傳遞第一
個(gè)，R1 傳遞第 2個(gè)……在返回時(shí)，把返回值寫到R0 中。
2.在函數(shù)中，用匯編寫代碼時(shí)，R0-R3, R12可以隨便使用，而使用R4‐R11，
則必須先PUSH，后POP。
以上內(nèi)容和移植多少都有些關(guān)系，剛開(kāi)始看，可能不太明白，多看幾遍就好了。 ucosii在stm32 上的移植詳解 2
在詳解1 中主要講了移植需要用到的CM3 內(nèi)核知識(shí)，本文講一講ucosii 的原理
和代碼組成。ucosii最經(jīng)典的學(xué)習(xí)資料莫過(guò)于邵貝貝老師的<<嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
uc/os-ii(第2 版)>>，我想這本書對(duì)學(xué) ucosii 已經(jīng)足夠了，因?yàn)樗製cosii V2.55代
碼都講了一遍。移植前應(yīng)該好好看看此書。
下面說(shuō)說(shuō)我對(duì)ucosii 的理解。應(yīng)該說(shuō) ucosii 這個(gè)內(nèi)核還是比較簡(jiǎn)單的，基本可
以分為任務(wù)調(diào)度，任務(wù)同步和內(nèi)存管理三個(gè)部分。
任務(wù)調(diào)度
ucosii 為保證實(shí)時(shí)性，給每個(gè)任務(wù)分配一個(gè)不同的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)發(fā)生任務(wù)切換時(shí)，
總是切換到就緒的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)。有2種情況會(huì)發(fā)生任務(wù)切換。
1.任務(wù)等待資源就緒或自我延時(shí)；
2.退出中斷；
情況1可以理解為任務(wù)主動(dòng)放棄cpu 的使用權(quán)。
情況2可以理解為中斷后，某種資源可能就緒了，需要任務(wù)切換。
需要注意的是SysTick中斷，這個(gè)中斷是os的“心跳”，必須得有。這樣就使得
cpu 會(huì)發(fā)生周期性地做任務(wù)切換。由于 ucosii不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，因此在該中
斷中必須做的工作僅有os的時(shí)間管理。也就是調(diào)用OSTimeTick()。
任務(wù)同步
任務(wù)同步和大多數(shù)操作系統(tǒng)的做法差不多，如果學(xué)過(guò)操作系統(tǒng)或是有多線程編
程經(jīng)驗(yàn)的話，應(yīng)該很好理解。無(wú)非是任務(wù)A因?yàn)槟硞�(gè)資源未就緒，就放棄cpu 使用
權(quán)，等任務(wù)B或是中斷使該資源就緒，當(dāng)再次任務(wù)進(jìn)行切換時(shí)如果任務(wù)A 優(yōu)先級(jí)最
高，則任務(wù)A繼續(xù)執(zhí)行。具體怎么實(shí)現(xiàn)就看邵老師的書吧。
內(nèi)存管理
ucosii 的內(nèi)存管理比較簡(jiǎn)單，就不說(shuō)了。
下面看看ucosii 代碼組成：
os_core.c是 ucosii 的核心，它包含了內(nèi)核初始化，任務(wù)切換，事件塊管理等，
其中事件塊是各個(gè)同步量（這里我把互斥量，信號(hào)量，郵箱，隊(duì)列統(tǒng)稱為同步量，
不是很科學(xué)，圖個(gè)方便。事件標(biāo)志組不是以事件塊為基礎(chǔ)的，不過(guò)原理也差不多）
的基礎(chǔ)。
os_task.c 任務(wù)管理代碼。
os_flag.c
os_mbox.c
os_mutex.c
os_q.c
os_sem.c 各個(gè)同步量管理代碼。
os_mem.c 內(nèi)存管理代碼。
os_time.c 時(shí)間管理代碼，主要做各種延時(shí)。
os_tmr.c
定時(shí)器管理代碼，這部分代碼時(shí)從V2.81版才開(kāi)始有的，邵老師的書講的是
V2.55版的代碼，是沒(méi)有這部分內(nèi)容的。如果前面的代碼都理解的話，這部分代碼
也是不難理解的。一個(gè)定時(shí)器大體由3 部分組成：定時(shí)時(shí)間，回調(diào)函數(shù)和屬性。當(dāng)
定時(shí)時(shí)間到了的話，就進(jìn)行一次回調(diào)函數(shù)的處理，定時(shí)器屬性說(shuō)明定時(shí)器是周期性
的定時(shí)還是只做一次定時(shí)。如果用戶使能了OS_TMR_EN，ucosii 會(huì)在內(nèi)部創(chuàng)建一
個(gè)定時(shí)器任務(wù)，負(fù)責(zé)處理各個(gè)定時(shí)器。這個(gè)任務(wù)一般應(yīng)該由硬件定時(shí)器的中斷函數(shù)
中調(diào)用 OSTmrSignal()去激活。所以從本質(zhì)上說(shuō)os_tmr.c中的定時(shí)器是由一個(gè)硬件
定時(shí)器分化出來(lái)的。
默認(rèn)情況下是由 SysTick中斷里通過(guò) OSTimeTickHook()去激活定時(shí)器任務(wù)的。
移植相關(guān)文件
os_cpu.h: 進(jìn)行數(shù)據(jù)類型定義，處理器相關(guān)代碼和幾個(gè)函數(shù)原型。
os_cpu_c.c: 定義一些用戶hook 函數(shù)。
os_cpu_a.asm: 移植需要用匯編代碼完成的函數(shù)，主要就是任務(wù)切換函數(shù)。
os_dbg.c: 內(nèi)核調(diào)試相關(guān)數(shù)據(jù)和函數(shù)，可以不改。
ucosii 內(nèi)核就介紹到這里。
ucosii在stm32 上的移植詳解 3
移植詳解1和2 中主要講了移植需要用到的基礎(chǔ)知識(shí)，本文則對(duì)具體的移植過(guò)
程進(jìn)行介紹。
首先從 micrium網(wǎng)站上下載官方移植版本（編譯器使用ARM/Keil的，V2.86 版
本，V2.85有問(wèn)題）。
下載地址：micrium點(diǎn)com/page/downloads/ports/st/stm32
解壓縮后得到如下文件夾和文件:
Micrium\
AppNotes
Licensing
Software
ReadMe.pdf
AppNotes包含ucosii移植說(shuō)明文件。這兩個(gè)文件中我們僅需關(guān)心
Micrium\AppNotes\AN1xxx-RTOS\AN1018-uCOS-II-Cortex-M3\AN-1018.pdf。因
為這個(gè)文件對(duì)ucosii 在CM3內(nèi)核移植過(guò)程中需要修改的代碼進(jìn)行了說(shuō)明。
Licensing包含ucosii使用許可證。
Software 下有好幾個(gè)文件夾，在本文的移植中僅需關(guān)心uCOS-II即可。
CPU: stm32 標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)
EvalBoards: micrium 官方評(píng)估板相關(guān)代碼
uc-CPU: 基于 micrium官方評(píng)估板的 ucosii 移植代碼
uC-LCD：micrium官方評(píng)估板LCD驅(qū)動(dòng)代碼
uc-LIB: micrium官方的一個(gè)庫(kù)代碼
uCOS-II: ucosii 源代碼
uC-Probe: 和uC-Probe 相關(guān)代碼
ReadMe.pdf就不說(shuō)了。
好了，官方的東西介紹完了，該我們自己建立工程著手移植了。關(guān)于建立工程，
并使用stm32 標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)在我之前的文章《stm32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)使用詳解》已有介紹，
這里請(qǐng)大家下載其中模板代碼（http://download.csdn.net/source/3448543），本文
的移植是基于這個(gè)工程的。
建立文件夾
template\src\ucosii
template\src\ucosii\src
template\src\ucosii\port； 把 Micrium\Software\uCOS-II\Source 下的文件拷貝至template\src\ucosii\src；
把Micrium\Software\uCOS-II\Ports\ARM-Cortex-M3\Generic\RealView下的文
件拷貝至 template\src\ucosii\port；
ucosii\src下的代碼是ucosii 中無(wú)需修改部分
ucosii\port下的代碼是移植時(shí)需要修改的。為防止對(duì)源碼的誤改動(dòng)造成移植失
敗，可以把ucosii\src下的代碼文件設(shè)為只讀。
這里根據(jù)AN-1018.pdf和移植詳解1、2 中介紹的移植基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)ucosii\port
下的代碼解釋一下。
os_cpu.h
#ifdef OS_CPU_GLOBALS
#define OS_CPU_EXT
#else
#define OS_CPU_EXT extern
#endif
typedef unsigned char BOOLEAN;
typedef unsigned char INT8U;
typedef signed char INT8S;
typedef unsigned short INT16U;
typedef signed short INT16S;
typedef unsigned int INT32U;
typedef signed int INT32S;
typedef float FP32;
typedef double FP64;
就不解釋了。
typedef unsigned int OS_STK;
typedef unsigned int OS_CPU_SR;
因?yàn)镃M3是32位寬的，所以O(shè)S_STK（堆棧的數(shù)據(jù)類型）被類型重定義為
unsigned int。
因?yàn)镃M3的狀態(tài)寄存器（xPSR）是32 位寬的，因此OS_CPU_SR 被類型重
定義為unsigned int。OS_CPU_SR 是在 OS_CRITICAL_METHOD方法 3中保存
cpu 狀態(tài)寄存器用的。在 CM3 中，移植 OS_ENTER_CRITICAL()，
OS_EXIT_CRITICAL()選方法3 是最合適的。
#define OS_CRITICAL_METHOD 3 #if OS_CRITICAL_METHOD == 3
#define OS_ENTER_CRITICAL() {cpu_sr = OS_CPU_SR_Save();}
#define OS_EXIT_CRITICAL() {OS_CPU_SR_Restore(cpu_sr);}
#endif
具體定義宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()，其中
OS_CPU_SR_Save()和OS_CPU_SR_Restore()是用匯編代碼寫的，代碼在
os_cpu_a.asm 中，到時(shí)再解釋。
#define OS_STK_GROWTH 1
CM3中，棧是由高地址向低地址增長(zhǎng)的，因此OS_STK_GROWTH 定義為1。
#define OS_TASK_SW() OSCtxSw()
定義任務(wù)切換宏，OSCtxSw()是用匯編代碼寫的，代碼在os_cpu_a.asm中，到
時(shí)再解釋。
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3
OS_CPU_SR OS_CPU_SR_Save(void);
void OS_CPU_SR_Restore(OS_CPU_SR cpu_sr);
#endif
void OSCtxSw(void);
void OSIntCtxSw(void);
void OSStartHighRdy(void);
void OS_CPU_PendSVHandler(void);
void OS_CPU_SysTickHandler(void);
void OS_CPU_SysTickInit(void);
INT32U OS_CPU_SysTickClkFreq(void);
申明幾個(gè)函數(shù)，這里要注意最后三個(gè)函數(shù)需要注釋掉，為什么呢？
OS_CPU_SysTickHandler()定義在os_cpu_c.c中，是 SysTick 中斷的中斷處
理函數(shù)，而stm32f10x_it.c，中已經(jīng)有該中斷函數(shù)的定義SysTick_Handler()，這里
也就不需要了，是不是很奇怪官方移植版為什么會(huì)這樣弄吧，后面我會(huì)解釋的。
OS_CPU_SysTickInit()定義在os_cpu_c.c 中，用于初始化 SysTick定時(shí)器，它
依賴于 OS_CPU_SysTickClkFreq()，而此函數(shù)我們自己會(huì)實(shí)現(xiàn)，所以注釋掉。
OS_CPU_SysTickClkFreq()定義在BSP.C (Micrium\Software\EvalBoards)中，
而本文移植中并未用到BSP.C，后面我們會(huì)自己實(shí)現(xiàn)，因此可以把它注釋掉。
os_cpu_c.c
ucosii 移植時(shí)需要我們寫 10個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的C函數(shù)。
OSInitHookBegin()
OSInitHookEnd()
OSTaskCreateHook()
OSTaskDelHook()
OSTaskIdleHook()
OSTaskStatHook()
OSTaskStkInit()
OSTaskSwHook()
OSTCBInitHook()
OSTimeTickHook()
這些函數(shù)除了OSTaskStkInit()，都是一些hook 函數(shù)。這些hook 函數(shù)如果不使
能的話，都不會(huì)用上，也都比較簡(jiǎn)單，看看就應(yīng)該明白了，所以就不介紹。
下面就說(shuō)一說(shuō)OSTaskStkInit()。說(shuō)之前還是得先說(shuō)一下任務(wù)切換，因?yàn)槌跏蓟?br />
任務(wù)堆棧，是為任務(wù)切換服務(wù)的。代碼在正常運(yùn)行時(shí)，一行一行往下執(zhí)行，怎么才
能跑到另一個(gè)任務(wù)（即函數(shù)）執(zhí)行呢？首先大家可以回想一下中斷過(guò)程，當(dāng)中斷發(fā)
生時(shí)，原來(lái)函數(shù)執(zhí)行的地方（程序計(jì)數(shù)器PC、處理器狀態(tài)寄存器及所有通用寄存
器，即當(dāng)前代碼的現(xiàn)場(chǎng)）被保存到棧里面去了，然后開(kāi)始取中斷向量，跑到中斷函
數(shù)里面執(zhí)行。執(zhí)行完了呢，想回到原來(lái)函數(shù)執(zhí)行的地方，該怎么辦呢，只要把棧中
保存的原來(lái)函數(shù)執(zhí)行的信息恢復(fù)即可（把棧中保存的代碼現(xiàn)場(chǎng)重新賦給cpu的各個(gè)
寄存器），一切就都回去了，好像什么事都沒(méi)發(fā)生一樣。這個(gè)過(guò)程大家應(yīng)該都比較
熟悉，任務(wù)切換和這有什么關(guān)系，試想一下，如果有3 個(gè)函數(shù) foo1(), foo2(), foo3()
像是剛被中斷，現(xiàn)場(chǎng)保存到棧里面去了，而中斷返回時(shí)做點(diǎn)手腳（調(diào)度程序的作用），
想回哪個(gè)回哪個(gè)，是不是就做了函數(shù)（任務(wù)）切換了�？吹竭@里應(yīng)該有點(diǎn)明白
OSTaskStkInit()的作用了吧，它被任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)調(diào)用，所以要在開(kāi)始時(shí)，在棧中作
出該任務(wù)好像剛被中斷一樣的假象。（關(guān)于任務(wù)切換的原理邵老師書中的3.06 節(jié)有
介紹）。
那么中斷后棧中是個(gè)什么情形呢，<<ARM Cortex-M3 權(quán)威指南>>中9.1.1 有介
紹，xPSR，PC，LR，R12，R3-R0被自動(dòng)保存到棧中的，R11-R4 如果需要保存，
只能手工保存。因此OSTaskStkInit()的工作就是在任務(wù)自己的棧中保存cpu的所有
寄存器。這些值里R1-R12都沒(méi)什么意義，這里用相應(yīng)的數(shù)字代號(hào)（如R1 用
0x01010101）主要是方便調(diào)試。
其他幾個(gè)：
xPSR = 0x01000000L，xPSR T位（第24位）置1，否則第一次執(zhí)行任務(wù)時(shí)
Fault，
PC 肯定得指向任務(wù)入口，
R14 = 0xFFFFFFFEL，最低4位為E，是一個(gè)非法值，主要目的是不讓使用
R14，即任務(wù)是不能返回的。
R0 用于傳遞任務(wù)函數(shù)的參數(shù)，因此等于p_arg。
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK
*ptos, INT16U opt) {
OS_STK *stk;
(void)opt; /* 'opt' is not used, prevent warning */
stk = ptos; /* Load stack pointer */
/* Registers stacked as if auto-saved on exception */
*(stk) = (INT32U)0x01000000L; /* xPSR */
*(--stk) = (INT32U)task; /* Entry Point */
/* R14 (LR) (init value will cause fault if ever used)*/
*(--stk) = (INT32U)0xFFFFFFFEL;
*(--stk) = (INT32U)0x12121212L; /* R12 */
*(--stk) = (INT32U)0x03030303L; /* R3 */
*(--stk) = (INT32U)0x02020202L; /* R2 */
*(--stk) = (INT32U)0x01010101L; /* R1 */
*(--stk) = (INT32U)p_arg; /* R0 : argument */
/* Remaining registers saved on process stack */
*(--stk) = (INT32U)0x11111111L; /* R11 */
*(--stk) = (INT32U)0x10101010L; /* R10 */
*(--stk) = (INT32U)0x09090909L; /* R9 */
*(--stk) = (INT32U)0x08080808L; /* R8 */
*(--stk) = (INT32U)0x07070707L; /* R7 */
*(--stk) = (INT32U)0x06060606L; /* R6 */
*(--stk) = (INT32U)0x05050505L; /* R5 */
*(--stk) = (INT32U)0x04040404L; /* R4 */
return (stk);
}
把 OS_CPU_SysTickHandler(), OS_CPU_SysTickInit()注釋掉。
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL (*((volatile INT32U *)0xE000E010))
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_RELOAD (*((volatile INT32U
*)0xE000E014))
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CURRENT (*((volatile INT32U
*)0xE000E018))
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CAL (*((volatile INT32U *)0xE000E01C))
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_COUNT 0x00010000
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC 0x00000004
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_INTEN 0x00000002
#define OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_ENABLE 0x00000001
把上面這些宏定義也注釋掉，因?yàn)樗鼈兌加糜贠S_CPU_SysTickHandler(),
OS_CPU_SysTickInit()。
os_cpu_a.asm
這個(gè)文件包含著必須用匯編寫的代碼。
EXTERN OSRunning ; External references
EXTERN OSPrioCur
EXTERN OSPrioHighRdy
EXTERN OSTCBCur
EXTERN OSTCBHighRdy
EXTERN OSIntNesting
EXTERN OSIntExit
EXTERN OSTaskSwHook
申明這些變量是在其他文件定義的，本文件只做引用（有幾個(gè)好像并未引用，不
過(guò)沒(méi)有關(guān)系）。
EXPORT OS_CPU_SR_Save ; Functions declared in this file
EXPORT OS_CPU_SR_Restore
EXPORT OSStartHighRdy
EXPORT OSCtxSw
EXPORT OSIntCtxSw
EXPORT OS_CPU_PendSVHandler
申明這些函數(shù)是在本文件中定義的。
NVIC_INT_CTRL EQU 0xE000ED04 ;中斷控制及狀態(tài)寄存器ICSR的地址
NVIC_SYSPRI14 EQU 0xE000ED22 ;PendSV 優(yōu)先級(jí)寄存器的地址 NVIC_PENDSV_PRI EQU 0xFF ;PendSV中斷的優(yōu)先級(jí)為255（最低）
NVIC_PENDSVSET EQU 0x10000000 ;位28為1
定義幾個(gè)常量，類似C語(yǔ)言中的#define預(yù)處理指令。
OS_CPU_SR_Save
MRS R0, PRIMASK ;讀取 PRIMASK 到R0 中，R0為返回值
CPSID I ;PRIMASK=1，關(guān)中斷（NMI和硬 fault可以響應(yīng)）
BX LR ;返回
OS_CPU_SR_Restore
MSR PRIMASK, R0 ;讀取 R0到 PRIMASK中，R0為參數(shù)
BX LR ;返回
OSStartHighRdy()由OSStart()調(diào)用，用來(lái)啟動(dòng)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)，當(dāng)然任務(wù)必須在
OSStart()前已被創(chuàng)建。
OSStartHighRdy
;設(shè)置PendSV中斷的優(yōu)先級(jí) #1
LDR R0, =NVIC_SYSPRI14 ;R0 = NVIC_SYSPRI14
LDR R1, =NVIC_PENDSV_PRI ;R1 = NVIC_PENDSV_PRI
STRB R1, [R0] ;*(uint8_t *)NVIC_SYSPRI14 = NVIC_PENDSV_PRI
;設(shè)置PSP為 0 #2
MOVS R0, #0 ;R0 = 0
MSR PSP, R0 ;PSP = R0
;設(shè)置OSRunning為TRUE
LDR R0, =OSRunning ;R0 = OSRunning
MOVS R1, #1 ;R1 = 1
STRB R1, [R0] ;OSRunning = 1
;觸發(fā)PendSV中斷 #3
LDR R0, =NVIC_INT_CTRL ;R0 = NVIC_INT_CTRL
LDR R1, =NVIC_PENDSVSET ;R1 = NVIC_PENDSVSET
STR R1, [R0] ;*(uint32_t *)NVIC_INT_CTRL = NVIC_PENDSVSET
CPSIE I ;開(kāi)中斷
OSStartHang ;死循環(huán)，應(yīng)該不會(huì)到這里
B OSStartHang
#1.PendSV中斷的優(yōu)先級(jí)應(yīng)該為最低優(yōu)先級(jí)，原因在<<ARM Cortex-M3 權(quán)威指南
>>的 7.6節(jié)已有說(shuō)明。
#2.PSP 設(shè)置為 0，是告訴具體的任務(wù)切換程序（OS_CPU_PendSVHandler()），
這是第一次任務(wù)切換。做過(guò)切換后PSP就不會(huì)為 0 了，后面會(huì)看到。
#3.往中斷控制及狀態(tài)寄存器ICSR(0xE000ED04)第28位寫1即可產(chǎn)生PendSV中
斷。這個(gè)<<ARM Cortex-M3 權(quán)威指南>>8.4.5 其它異常的配置寄存器有說(shuō)明。
當(dāng)一個(gè)任務(wù)放棄 cpu 的使用權(quán)，就會(huì)調(diào)用OS_TASK_SW()宏，而
OS_TASK_SW()就是 OSCtxSw()。OSCtxSw()應(yīng)該做任務(wù)切換。但是在CM3 中，
所有任務(wù)切換都被放到PendSV 的中斷處理函數(shù)中去做了，因此OSCtxSw()只需簡(jiǎn)
單的觸發(fā)PendSV 中斷即可。OS_TASK_SW()是由 OS_Sched()調(diào)用。
void OS_Sched (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3
OS_CPU_SR cpu_sr = 0;
#endif
OS_ENTER_CRITICAL();
if (OSIntNesting == 0) {
if (OSLockNesting == 0) {
OS_SchedNew();
if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) {
OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];
#if OS_TASK_PROFILE_EN > 0
OSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++;
#endif
OSCtxSwCtr++;
OS_TASK_SW(); /* 觸發(fā)PendSV 中斷 */
}
}
}
/* 一旦開(kāi)中斷，PendSV中斷函數(shù)會(huì)執(zhí)行（當(dāng)然要等更高優(yōu)先級(jí)中斷處理完） */
OS_EXIT_CRITICAL();
} OSCtxSw
;觸發(fā)PendSV中斷
LDR R0, =NVIC_INT_CTRL ;R0 = NVIC_INT_CTRL
LDR R1, =NVIC_PENDSVSET ;R1 = NVIC_PENDSVSET
STR R1, [R0] ;*(uint32_t *)NVIC_INT_CTRL = NVIC_PENDSVSET
BX LR ;返回
當(dāng)一個(gè)中斷處理函數(shù)退出時(shí)，OSIntExit()會(huì)被調(diào)用來(lái)決定是否有優(yōu)先級(jí)更高的任
務(wù)需要執(zhí)行。如果有 OSIntExit()對(duì)調(diào)用OSIntCtxSw()做任務(wù)切換。
OSIntCtxSw
;觸發(fā)PendSV中斷
LDR R0, =NVIC_INT_CTRL
LDR R1, =NVIC_PENDSVSET
STR R1, [R0]
BX LR
看到這里有些同學(xué)可能奇怪怎么OSCtxSw()和 OSIntCtxSw()完全一樣， 事實(shí)上，
這兩個(gè)函數(shù)的意義是不一樣的，OSCtxSw()做的是任務(wù)之間的切換，如任務(wù)A因?yàn)?br />
等待某個(gè)資源或是做延時(shí)切換到任務(wù)B，而OSIntCtxSw()則是中斷退出時(shí)，由中斷
狀態(tài)切換到另一個(gè)任務(wù)。由中斷切換到任務(wù)時(shí)， CPU寄存器入棧的工作已經(jīng)做完了，
所以無(wú)需做第二次了（參考邵老師書的3.10節(jié)）。這里只不過(guò)由于CM3的特殊機(jī)
制導(dǎo)致了在這兩個(gè)函數(shù)中只要做觸發(fā)PendSV中斷即可，具體切換由PendSV 中斷
來(lái)處理。
前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)真正的任務(wù)切換是在PendSV中斷處理函數(shù)里做的，由于CM3在
中斷時(shí)會(huì)有一半的寄存器自動(dòng)保存到任務(wù)堆棧里，所以在PendSV 中斷處理函數(shù)中
只需保存R4-R11 并調(diào)節(jié)堆棧指針即可。
PendSV 中斷處理函數(shù)偽代碼如下：
OS_CPU_PendSVHandler()
{
if (PSP != NULL) {
Save R4-R11 onto task stack;
OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
}
OSTaskSwHook();
OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
OSTCBCur = OSTCBHighRdy; PSP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
Restore R4-R11 from new task stack;
Return from exception;
}
OS_CPU_PendSVHandler ;xPSR, PC, LR, R12, R0-R3 已自動(dòng)保存
CPSID I ;任務(wù)切換期間需要關(guān)中斷
MRS R0, PSP ;R0 = PSP
;如果PSP == 0，跳到OS_CPU_PendSVHandler_nosave 執(zhí)行 #1
CBZ R0, OS_CPU_PendSVHandler_nosave
;保存R4-R11 到任務(wù)堆棧
SUBS R0, R0, #0x20 ;R0 -= 0x20
STM R0, {R4-R11} ;保存 R4-R11到任務(wù)堆棧
;OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
LDR R1, =OSTCBCur ;R1 = &OSTCBCur
LDR R1, [R1] ;R1 = *R1 (R1 = OSTCBCur)
STR R0, [R1] ;*R1 = R0 (*OSTCBCur = SP) #2
OS_CPU_PendSVHandler_nosave
;調(diào)用OSTaskSwHook()
PUSH {R14} ;保存R14，因?yàn)楹竺嬉{(diào)用函數(shù)
LDR R0, =OSTaskSwHook ;R0 = &OSTaskSwHook
BLX R0 ;調(diào)用OSTaskSwHook()
POP {R14} ;恢復(fù) R14
;OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
LDR R0, =OSPrioCur ;R0 = &OSPrioCur
LDR R1, =OSPrioHighRdy ;R1 = &OSPrioHighRdy
LDRB R2, [R1] ;R2 = *R1 (R2 = OSPrioHighRdy)
STRB R2, [R0] ;*R0 = R2 (OSPrioCur = OSPrioHighRdy)
;OSTCBCur = OSTCBHighRdy;
LDR R0, =OSTCBCur ;R0 = &OSTCBCur
LDR R1, =OSTCBHighRdy ;R1 = &OSTCBHighRdy
LDR R2, [R1] ;R2 = *R1 (R2 = OSTCBHighRdy)
STR R2, [R0] ;*R0 = R2 (OSTCBCur = OSTCBHighRdy) LDR R0, [R2] ;R0 = *R2 (R0 = OSTCBHighRdy), 此時(shí) R0是新任務(wù)
的 SP
;SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr #3
LDM R0, {R4-R11} ;從任務(wù)堆棧SP恢復(fù)R4-R11
ADDS R0, R0, #0x20 ;R0 += 0x20
MSR PSP, R0 ;PSP = R0，用新任務(wù)的 SP加載PSP
ORR LR, LR, #0x04 ;確保 LR 位2 為 1，返回后使用進(jìn)程堆棧 #4
CPSIE I ;開(kāi)中斷
BX LR ;中斷返回
END
#1 如果 PSP == 0，說(shuō)明OSStartHighRdy()啟動(dòng)后第一次做任務(wù)切換，而任務(wù)剛創(chuàng)
建時(shí)R4-R11 已經(jīng)保存在堆棧中了，所以不需要再保存一次了。
#2 OSTCBStkPtr是任務(wù)控制塊結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)變量，所以*OSTCBCur = SP(不是
很科學(xué))就是 OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
#3 和#2類似。
#4 因?yàn)樵谥袛嗵幚砗瘮?shù)中使用的是 MSP，所以在返回任務(wù)后必須使用PSP，所以
LR位2 必須為 1。
os_dbg.c
用于系統(tǒng)調(diào)試，可以不管。
需要修改的代碼就介紹到這里，如果還有不明白之處，就再看看AN-1018.pdf，
邵老師的書和<<ARM Cortex-M3權(quán)威指南>>。
ucosii在stm32 上的移植詳解 4
詳解3中有一個(gè)問(wèn)題還沒(méi)解釋，就是stm32f10x_it.c 中已經(jīng)有 SysTick中斷函
數(shù)的定義SysTick_Handler()，為什么官方版非要弄個(gè)OS_CPU_SysTickHandler()。
答案就在啟動(dòng)文件上，一般我們自己開(kāi)發(fā)基于stm32芯片的軟件，都會(huì)使用標(biāo)準(zhǔn)外
設(shè)庫(kù)CMSIS中提供的啟動(dòng)文件，而官方移植的啟動(dòng)文件卻是自己寫的，在兩個(gè)文
件 init.s，vectors.s 中
（Micrium\Software\EvalBoards\ST\STM3210B-EVAL\RVMDK）。init.s 負(fù)責(zé)進(jìn)入
main()，vectors.s 設(shè)置中斷向量。OS_CPU_SysTickHandler 和
OS_CPU_PendSVHandler就是在vectors.s 中被設(shè)置的。
我的移植是使用標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)CMSIS中startup_stm32f10x_hd.s作為啟動(dòng)文件
的，那該怎么在這個(gè)文件中設(shè)置OS_CPU_SysTickHandler呢，事實(shí)上在
startup_stm32f10x_hd.s文件中，PendSV 中斷向量名為PendSV_Handler，所以
只需用OS_CPU_PendSVHandler把所有出現(xiàn)PendSV_Handler的地方替換掉就可
以了。
那么為什么OS_CPU_SysTickHandler 不用這種方式處理呢，這樣也就不用注
釋 os_cpu.c 中的 OS_CPU_SysTickHandler()，這主要是基于兩個(gè)原因：
1. startup_stm32f10x_hd.s盡量少該，能不改就不改。
2. 如果保留OS_CPU_SysTickHandler()，在以后開(kāi)發(fā)過(guò)程中，改動(dòng)
OS_CPU_SysTickHandler()中的內(nèi)容可能性是非常大的，如果一不小把該文件其他
部分改了造成了問(wèn)題，這個(gè) bug 就非常難查了，所以我一般移植好后就把ucosii的
這些文件設(shè)置為只讀。
對(duì)于上面的原因1，一開(kāi)始移植時(shí)，我曾做過(guò)在PendSV_Handler()中調(diào)用
OS_CPU_PendSVHandler()，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這樣不行，這是為什么呢？問(wèn)題出在LR寄
存器上。
PendSV_Handler()
{
OS_CPU_PendSVHandler();
}
匯編出來(lái)的代碼會(huì)是這樣：
PendSV_Handler PROC
PUSH {r4,lr}
BL OS_CPU_PendSVHandler
POP {r4,pc}
ENDP 這樣在進(jìn)入OS_CPU_PendSVHandler之后，LR 寄存器中存放的是指令 POP
{r4,pc}的地址+1。在 OS_CPU_PendSVHandler 中的ORR LR, LR, #0x04 就不會(huì)
起作用，也就無(wú)法使用PSP，移植因此失敗。其實(shí)在AN-1018.pdf的 3.04.06中也
有強(qiáng)調(diào)OS_CPU_PendSVHandler必須被放置在中斷向量表中。 一開(kāi)始我也沒(méi)注意。
到這里移植的大部分工作都做完了，下面剩下的就是把工程配置好，SysTick
中斷處理好。
在工程中建立ucosii 組，把 ucosii下的文件都加進(jìn)該組。這里別忘了把
os_cpu_a.asm 加入。
在工程的Options中，c/c++選項(xiàng)卡的 Include Paths 中添
加.\src\ucosii\src;.\src\ucosii\port。
編譯工程，會(huì)發(fā)現(xiàn)缺少app_cfg.h 和 os_cfg.h 文件，app_cfg.h是用來(lái)配置應(yīng)用
軟件的，主要是任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和堆棧大小，中斷優(yōu)先級(jí)等信息。目前還沒(méi)有基于
ucosii 開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，所以只需在include 文件夾中創(chuàng)建一個(gè)空的app_cfg.h 文件即
可。os_cfg.h 是用來(lái)配置ucosii 系統(tǒng)的�？截�
Micrium\Software\EvalBoards\ST\STM3210B-EVAL\RVMDK\OS-Probe\os_cfg.h
到 template\include，對(duì)其做如下修改：
#define OS_APP_HOOKS_EN 0
#define OS_DEBUG_EN 0
#define OS_EVENT_MULTI_EN 0
#define OS_SCHED_LOCK_EN 0
#define OS_TICK_STEP_EN 0
#define OS_TASK_CHANGE_PRIO_EN 0
#define OS_TASK_QUERY_EN 0
#define OS_TASK_STAT_EN 0
#define OS_TASK_STAT_STK_CHK_EN 0
#define OS_TASK_SUSPEND_EN 0
#define OS_FLAG_EN 0
#define OS_MBOX_EN 0
#define OS_TIME_DLY_HMSM_EN 0
#define OS_TIME_DLY_RESUME_EN 0
#define OS_TIME_GET_SET_EN 0
#define OS_TIME_TICK_HOOK_EN 0
所做的修改主要是把一些功能給去掉，減少內(nèi)核大小，也利于調(diào)試。等移植完
成后，如果需要該功能，再做開(kāi)啟。 接下來(lái)就剩下處理好SysTick中斷和啟動(dòng)任務(wù)了。SysTick是系統(tǒng)的“心跳”，本
質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是一個(gè)定時(shí)器。先把原來(lái)main.c中的內(nèi)容刪除，添加如下代碼：
#include "ucos_ii.h"
#include "stm32f10x.h"
static OS_STK startup_task_stk[STARTUP_TASK_STK_SIZE];
static void systick_init(void)
{
RCC_ClocksTypeDef rcc_clocks;
RCC_GetClocksFreq(&rcc_clocks);
SysTick_Config(rcc_clocks.HCLK_Frequency / OS_TICKS_PER_SEC);
}
static void startup_task(void *p_arg)
{
systick_init(); /* Initialize the SysTick. */
#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
OSStatInit(); /* Determine CPU capacity. */
#endif
/* TODO: create application tasks here */
OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);
}
int main(void)
{
OSInit();
OSTaskCreate(startup_task, (void *)0,
&startup_task_stk[STARTUP_TASK_STK_SIZE - 1],
STARTUP_TASK_PRIO);
OSStart();
return 0;
}
systick_init()用來(lái)初始化并啟動(dòng) SysTick 定時(shí)器。
RCC_GetClocksFreq()用來(lái)獲取系統(tǒng)時(shí)鐘。
SysTick_Config()初始化并使能SysTick定時(shí)器。 這里要注意的是 OS_TICKS_PER_SEC，它是每秒鐘的 ticks數(shù)，如果為1000，
就是1s中1000 個(gè) ticks，也就是說(shuō) 1ms就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)SysTick中斷。系統(tǒng)的時(shí)間
片為1ms。
在邵老師的書中3.11 節(jié)已有明確說(shuō)明，必須在調(diào)用OSStart()之后，才能開(kāi)啟時(shí)
鐘節(jié)拍器（SysTick）。一般會(huì)把它放在第一個(gè)任務(wù)（啟動(dòng)任務(wù)）中。
startup_task()用來(lái)創(chuàng)建其他應(yīng)用任務(wù)，創(chuàng)建完其他任務(wù)后，就會(huì)自己刪除自己。
文件中的STARTUP_TASK_STK_SIZE，STARTUP_TASK_PRIO 需要在
app_cfg.h中定義。代碼如下：
/* task priority */
#define STARTUP_TASK_PRIO 4
/* task stack size */
#define STARTUP_TASK_STK_SIZE 80
在 stm32f10x_it.c 中，還需要添加SysTick中斷的處理代碼：
void SysTick_Handler(void)
{
OSIntEnter();
OSTimeTick();
OSIntExit();
}
這個(gè)代碼是仿照OS_CPU_SysTickHandler()中代碼的，在邵老師書的 3.11節(jié)亦
有說(shuō)明。這里就不解釋。
至此ucosii在stm32 上的移植已全部完成。
ucosii在stm32 上的移植詳解 5
詳解1-4 把移植過(guò)程都已經(jīng)介紹了。接下來(lái)的工作是驗(yàn)證移植是否ok 以及如何
基于移植好的ucosii 開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。前一個(gè)問(wèn)題可以說(shuō)是后一個(gè)問(wèn)題的特殊情況，
一般我們會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)，看看任務(wù)切換是否成功來(lái)驗(yàn)證移植是否ok，因?yàn)?br />
任務(wù)切換可以說(shuō)是ucosii 最核心的功能。
任務(wù)代碼(main.c)：
static void task1(void *p_arg)
{
for (;;)
{
led_on(LED_0);
OSTimeDly(500);
led_off(LED_0);
OSTimeDly(500);
}
}
static void task2(void *p_arg)
{
for (;;)
{
led_on(LED_1);
OSTimeDly(500);
led_off(LED_1);
OSTimeDly(500);
}
}
在 startup_task()創(chuàng)建任務(wù)：
err = OSTaskCreate(task1, (void *)0,
&task1_stk[TASK1_STK_SIZE-1], TASK1_PRIO);
err = OSTaskCreate(task2, (void *)0,
&task2_stk[TASK2_STK_SIZE-1], TASK2_PRIO); 把任務(wù)的堆棧大小和優(yōu)先級(jí)寫入app_cfg.h，定義任務(wù)堆棧，編譯調(diào)試。
在任務(wù)中打斷點(diǎn)，用模擬器調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)可以做任務(wù)切換了。如果有板子，
燒到板子中運(yùn)行，可以看到兩個(gè)燈會(huì)以1Hz 的頻率閃爍。
可以認(rèn)為移植初步成功，內(nèi)核其他功能有待在應(yīng)用中繼續(xù)驗(yàn)證。
如何基于移植好的ucosii 開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序呢？
開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序大部分都是為了處理或控制一個(gè)真實(shí)的物理系統(tǒng)，而真實(shí)的物理系
統(tǒng)往往都是模擬系統(tǒng)，為了方便計(jì)算機(jī)處理，首先需要對(duì)系統(tǒng)做離散化處理。針對(duì)
ucosii，離散化過(guò)程是通過(guò)系統(tǒng)“心跳”（SysTick）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般應(yīng)用程序都有多
個(gè)任務(wù)（不多任務(wù)誰(shuí)用ucosii �。�，任務(wù)可以分為周期任務(wù)和非周期任務(wù)。周期任
務(wù)是周期性循環(huán)地處理事情的任務(wù)，而非周期任務(wù)一般是某個(gè)條件觸發(fā)才執(zhí)行的任
務(wù)。這里有一個(gè)問(wèn)題，SysTick的時(shí)間是多少合適。SysTick 的時(shí)間一般取周期性任
務(wù)中周期最短的時(shí)間值。譬如說(shuō)，系統(tǒng)里有3個(gè)周期性任務(wù)：系統(tǒng)主任務(wù)（如處理
pid等，任務(wù)周期4ms），鍵盤掃描任務(wù)（任務(wù)周期16ms），通信任務(wù)（任務(wù)周期
128ms），SysTick時(shí)間就取4ms。當(dāng)然在SysTick 時(shí)間較小時(shí)，要注意系統(tǒng)負(fù)荷
問(wèn)題，這時(shí)最好測(cè)一下cpu 使用率及各個(gè)任務(wù)的時(shí)間等。
周期性任務(wù)的開(kāi)發(fā)套路是怎么樣的呢？看看定時(shí)器任務(wù)的做法就知道了，代碼在
os_tmr.c。首先在 OSTmr_Init()中初始化OSTmrSemSignal，然后 OSTmr_Task()
任務(wù)會(huì)一直等待OSTmrSemSignal，等 到OSTmrSemSignal 后去處理各個(gè)定時(shí)器。
那么誰(shuí)在釋放OSTmrSemSignal呢？OSTmrSignal()，這個(gè)函數(shù)要求放在一定頻率
的時(shí)鐘中斷里，默認(rèn)是在SysTick中斷中（如果使能OS_TIME_TICK_HOOK_EN）。
好了，現(xiàn)在我們可以總結(jié)總結(jié)周期性任務(wù)的一般套路了。
首先在任務(wù)初始化函數(shù)中初始化一個(gè)信號(hào)量（一般會(huì)用信號(hào)量），偽代碼如下：
void task_init(void)
{
task_sem = OSSemCreate(0);
}
在任務(wù)中等待信號(hào)量
void task (void *p_arg)
{
for (;;)
{
OSSemPend(task_sem, 0, &err); /* TODO: task handle here */
}
}
周期性的釋放信號(hào)量
OSSemPost(task_sem);
對(duì)于上面所說(shuō)系統(tǒng)主任務(wù)，OSSemPost(task_sem)可以放在SysTick_Handler()
中。所以一般來(lái)說(shuō) OS_CPU_SysTickHandler()改動(dòng)的可能性是非常大的。
非周期任務(wù)的開(kāi)發(fā)套路又是怎樣的呢？其實(shí)和周期性任務(wù)是差不多的，只是信號(hào)
量不是周期性地釋放，而是按需釋放。
其他內(nèi)核功能就不多介紹了，大家按需使用，不是很難。
該移植代碼在我自己開(kāi)發(fā)的一個(gè)小玩意上已得到一段時(shí)間的驗(yàn)證，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
但由于水平所限，并不敢保證該移植是沒(méi)有任何問(wèn)題的，殷切希望大家批評(píng)指正。
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UCos-ii_在STM32上的移植詳解.pdf
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2018-11-1 20:00 上傳
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