2478ucostouchOK总体思路.docx

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2478ucostouchOK总体思路

uC/OS-II移植到ARM7

1.OS_CPU.H的相应修改

OS_CPU.H包括了与编译器相关的数据类型定义和与微处理器相关的常数、宏以及类型。

不同微处理器中有不同的字长，所以必须定义一系列数据类型以确保移植的正确性;同时针对ARM7体系结构的特点，利用2个宏，OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL）选择了开/关中断方式。

2.OS_CPU_C.C的相应修改

OS_CPU_C.C包括了10个与操作系统相关的用C语言编写的函数:

OSTaskStklnit（）,OSTaskCre-ateHook（），OSTaskDelHook（），OSTaskSwHook（），OSTaskIdleHook（），OSTaskStatHook（），OS-TimeTickHook），OSInitHookBegin），OSInitHook-End（），OSTCBInitHook（）。

OSTaskStklnit（）函数是系统运行时必须调用的，初始化任务的栈结构，

针对ARM7体系结构的特点进行初始化栈，将所有寄存器保存在堆栈中;后9个函数是钩子函数，可以不加代码，只需声明即可。

3.OS_CPU_ASM.S的相应修改

OS_CPU_ASM.S包括了4个与操作系统和微处理器硬件相关的用汇编语言编写的函数:

OS-StartHighRdy），OSCtxsw（），OSIntCtxSw），0-STickISR（）。

OSStartHighRdy）函数使系统运行优先级最高的就绪任务;因为使用了软中断指令SWI，所以可将OSCtxsw）函数和OSIntCtxSw）函数用一段代码实现，完成中断任务的堆栈操作;OSTickISR（）函数提供一个周期性的时钟源，实现时间的延迟和超时功能。

UCOS软件工程

思路分析

（一）从main函数开始，UC/OS-IImain函数的大致流程如下：

main（）{

BSP_IntDisAll（）;

 OSInit（）;

 TaskCreate（）;

 OSStart（）;

}

首先调用BSP_IntDisAll（）关闭所有中断和OSInit进行初始化，然后使用TaskCreate创建几个进程/Task，最后调用OSStart，操作系统就开始运行了。

OSInit

OSInit完成以下初始化：

voidOSInit（void）

{

OSInitHookBegin（）;/*Callportspecificinitializationcode*/

OS_InitMisc（）;/*Initializemiscellaneousvariables*/

OS_InitRdyList（）;/*InitializetheReadyList*/

OS_InitTCBList（）;/*InitializethefreelistofOS_TCBs*/

OS_InitEventList（）;/*InitializethefreelistofOS_EVENTs*/

（OS_FLAG_EN>0）&&（OS_MAX_FLAGS>0）

OS_FlagInit（）;/*Initializetheeventflagstructures*/

#endif

#if（OS_MEM_EN>0）&&（OS_MAX_MEM_PART>0）

OS_MemInit（）;/*Initializethememorymanager*/

#endif

#if（OS_Q_EN>0）&&（OS_MAX_QS>0）

OS_QInit（）;/*Initializethemessagequeuestructures*/

#endif

OS_InitTaskIdle（）;/*CreatetheIdleTask*/

#ifOS_TASK_STAT_EN>0

OS_InitTaskStat（）;/*CreatetheStatisticTask*/

#endif

#ifOS_TMR_EN>0

OSTmr_Init（）;/*InitializetheTimerManager*/

#endif

OSInitHookEnd（）;/*Callportspecificinit.code*/

#ifOS_DEBUG_EN>0

OSDebugInit（）;

#endif

}

逐一分析：

1．OSInitHookBegin（void）在OS_CPU_C.C中

功能：

被OSInit（）在开始的时候调用，是系统初始化开始接口函数

2．OS_InitMisc（void）在OS_CORE.C中

功能：

完成的是一些其他变量的初始化：

   OSIntNesting =0;                                    

   OSLockNesting=0;                                    

   OSTaskCtr    =0;                                    

   OSRunning    =OS_FALSE;                                

   OSCtxSwCtr   =0;                                    

   OSIdleCtr    =0L;                                   

其中包括：

中断嵌套标志OSIntNesting，调度锁定标志OSLockNesting，OS标志OSRunning等。

OSRunning在这里设置为OS_FALSE，在后面（OS_CPU_A.ASM内）OSStartHighRdy中会被设置为TRUE表示OS开始工作。

3．OS_InitRdyList（void）在OS_CORE.C中

功能：

初始化就绪Task列表

staticvoidOS_InitRdyList（void）

{

INT8Ui;

#ifOS_LOWEST_PRIO<=63

INT8U*prdytbl;

#else

INT16U*prdytbl;

#endif

OSRdyGrp=0;/*Clearthereadylist*/

prdytbl=&OSRdyTbl[0];

for（i=0;i

*prdytbl++=0;

}

OSPrioCur=0;

OSPrioHighRdy=0;

OSTCBHighRdy=（OS_TCB*）0;

OSTCBCur=（OS_TCB*）0;

}

首先将OSRdyTbl[]数组中全部初始化0，同时将OSPrioCur/OSTCBCur初始化为0，OSPrioHighRdy/OSTCBHighRdy也初始化为0。

4．OS_InitTCBList（void）在OS_CORE.C中

功能：

初始化TCB列表

static void OS_InitTCBList（void）

{

   INT8U   i;

   OS_TCB *ptcb1;

   OS_TCB *ptcb2;

   OS_MemClr（（INT8U*）&OSTCBTbl[0],    sizeof（OSTCBTbl））;     

   OS_MemClr（（INT8U*）&OSTCBPrioTbl[0],sizeof（OSTCBPrioTbl））; 

   ptcb1=&OSTCBTbl[0];

   ptcb2=&OSTCBTbl[1];

   for（i=0;i<（OS_MAX_TASKS+OS_N_SYS_TASKS-1）;i++）{ 

       ptcb1->OSTCBNext=ptcb2;

#ifOS_TASK_NAME_SIZE>1

       ptcb1->OSTCBTaskName[0]='?

';                          

       ptcb1->OSTCBTaskName[1]=OS_ASCII_NUL;

#endif

       ptcb1++;

       ptcb2++;

   }

   ptcb1->OSTCBNext=（OS_TCB*）0;                             

#ifOS_TASK_NAME_SIZE>1

   ptcb1->OSTCBTaskName[0]='?

';                              

   ptcb1->OSTCBTaskName[1]=OS_ASCII_NUL;

#endif

   OSTCBList              =（OS_TCB*）0;                      

   OSTCBFreeList          =&OSTCBTbl[0];

}

首先把整个数组使用OSTCBNext指针连接成链表链起来，然后将OSTCBList初始化为0，也就是还没有TCB，因为还没有Task产生，OSTCBFreeList指向OSTCBTbl[]数组的第一个表示所有TCB都处于Free状态。

5．OS_InitEventList（）在OS_CORE.C中

功能：

初始化Event列表。

static void OS_InitEventList（void）

{

#ifOS_EVENT_EN&&（OS_MAX_EVENTS>0）

#if（OS_MAX_EVENTS>1）

   INT16U    i;

   OS_EVENT *pevent1;

   OS_EVENT *pevent2;

   OS_MemClr（（INT8U*）&OSEventTbl[0],sizeof（OSEventTbl））;

   pevent1=&OSEventTbl[0];

   pevent2=&OSEventTbl[1];

   for（i=0;i<（OS_MAX_EVENTS-1）;i++）{            

       pevent1->OSEventType   =OS_EVENT_TYPE_UNUSED;

       pevent1->OSEventPtr    =pevent2;

#ifOS_EVENT_NAME_SIZE>1

       pevent1->OSEventName[0]='?

';                     

       pevent1->OSEventName[1]=OS_ASCII_NUL;

#endif

       pevent1++;

       pevent2++;

   }

   pevent1->OSEventType           =OS_EVENT_TYPE_UNUSED;

   pevent1->OSEventPtr            =（OS_EVENT*）0;

#ifOS_EVENT_NAME_SIZE>1

   pevent1->OSEventName[0]        ='?

';                 

   pevent1->OSEventName[1]        =OS_ASCII_NUL;

#endif

   OSEventFreeList                =&OSEventTbl[0];

#else

   OSEventFreeList                =&OSEventTbl[0];      

   OSEventFreeList->OSEventType   =OS_EVENT_TYPE_UNUSED;

   OSEventFreeList->OSEventPtr    =（OS_EVENT*）0;

#ifOS_EVENT_NAME_SIZE>1

   OSEventFreeList->OSEventName[0]='?

';                 

   OSEventFreeList->OSEventName[1]=OS_ASCII_NUL;

#endif

#endif

#endif

}

将EventTbl[]数组中的OSEventType都初始化为OS_EVENT_TYPE_UNUSED。

OS_InitTaskIdle（）

跳过其他的如Mem等的初始化，看看IdleTask的初始化。

   （void）OSTaskCreateExt（OS_TaskIdle,

                         （void*）0,                                

                         &OSTaskIdleStk[OS_TASK_IDLE_STK_SIZE-1],

                         OS_IDLE_PRIO,                             

                         OS_TASK_IDLE_ID,

                         &OSTaskIdleStk[0],                        

                         OS_TASK_IDLE_STK_SIZE,

                         （void*）0,                                

                         OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR）;

IdleTask的初始化是调用OSTaskCrete系列的函数创建一个Task

初始化StateTask也是类似调用OSTaskCreate系列函数创建StatTask。

这里只是创建了该Task的各个结构还没有真正运行该Task，直到OSStart中才依据优先级调度运行。

6.OS_FlagInit（）

OS_FlagInit（）是uc/os内部函数，应用程序不得调用该函数

7.OS_MemInit（）

OS_MemInit（）作用是初始化动态内存

（二）

OSTaskCreateExt 

OSTaskCreateExt负责创建Task所需的数据结构，该函数原形如下所示：

OSTaskCreateExt（（void（*）（void*））App_TaskStart,/*指向任务代码指针*/

（void*）0,/*指向一个传递参数的数据块*/

（OS_STK*）&App_TaskStartStk[APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE-1],/*指向堆栈栈顶*/

（INT8U）APP_CFG_TASK_START_PRIO,/*任务优先级*/

（INT16U）APP_CFG_TASK_START_PRIO,/*任务标示（暂时不用的）*/

（OS_STK*）&App_TaskStartStk[0],/*指向栈底*/

（INT32U）APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE,/*堆栈大小*/

（void*）0,/*定义数据指针*/

（INT8U）（OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR））;/*进行任务堆栈检查,清空堆栈*/

OSTaskCreateExt函数的执行流程：

（在OS_TASK.C中）

#ifOS_ARG_CHK_EN>0

   if（prio>OS_LOWEST_PRIO）{            

       if（prio>OS_LOWEST_PRIO）；

   }

#endif

   OS_ENTER_CRITICAL（）;

   if（OSIntNesting>0）{                 

       OS_EXIT_CRITICAL（）;

       return（OS_ERR_TASK_CREATE_ISR）;

   }

   if（OSTCBPrioTbl[prio]==（OS_TCB*）0）{

       OSTCBPrioTbl[prio]=（OS_TCB*）1;   

       OS_EXIT_CRITICAL（）;

       psp=OSTaskStkInit（task,p_arg,ptos,0）;

       err=OS_TCBInit（prio,psp,（OS_STK*）0,0,0,（void*）0,0）;

       if（err==OS_ERR_NONE）{

           if（OSRunning==OS_TRUE）{        

               OS_Sched（）;

           }

       }else{

           OS_ENTER_CRITICAL（）;

           OSTCBPrioTbl[prio]=（OS_TCB*）0;

           OS_EXIT_CRITICAL（）;

       }

       return（err）;

   }

   OS_EXIT_CRITICAL（）;

   return（OS_PRIO_EXIST）;

OS_LOWEST_PRIO在ucos-ii.h中被定义为63，表示Task的优先级从0到63，共64级。

首先判断prio是否超过最低优先级，如果是，则返回OS_PRIO_INVALID错误。

然后调用OS_ENTER_CRITICAL（），进入临界段，在临界段中的代码执行不允许被中断。

这个宏是自定义的，一般是进行关中断操作。

这个宏和OS_EXIT_CRITICAL（）相对应，这个宏表示离开临界段。

OSTaskCreate不允许在中断中调用，因此会判断OSIntNesting是否大于0，如果大于0，表示正在中断嵌套，返回OS_ERR_TASK_CREATE_ISR错误。

接着判断该prio是否已经有Task存在，由于uC/OS-II只支持每一个优先级一个Task，因此如果该prio已经有进程存在，OSTaskCreate会返回OS_PRIO_EXIST错误。

相反，如果该prio先前没有Task存在，则将OSTCBPrioTbl[prio]置1，表示该prio已被占用，然后调用OSTaskStkInit初始化堆栈，调用OS_TCBInit初始化TCB，如果OSRunning为TRUE表示OS正在运行，则调用OS_Sched进行进程调度；否则返回。

关于OSTaskStkInit和OS_TCBInit这两个函数。

OSTaskStkInit是一个用户自定义的函数，因为uC/OS-II在设计时无法知道当前处理器在进行进程调度时需要保存哪些信息，OSTaskStkInit就是初始化堆栈，让Task看起来就好像刚刚进入中断并保存好寄存器的值一样，当OS_Sched调度到该Task时，只需切换到该堆栈中，将寄存器值Pop出来，然后执行一个中断返回指令IRET即可。

OSTaskStkInit的原型如下：

OS_STK*OSTaskStkInit（void（*task）（void*pd）,void*pdata,OS_STK*ptos,INT16Uopt）

和OSTaskCreate类似，task是进程入口地址，pdata是参数地址，ptos是堆栈指针，而opt只是作为一个预留的参数Option而保留。

返回的是调整以后的堆栈指针。

在OSTaskStkInit中，一般是将pdata入栈，flag入栈，task入栈，然后将各寄存器依次入栈。

OS_TCBInit初始化TCB数据结构，下面只提取主要部分来看：

INT8U OS_TCBInit（INT8Uprio,OS_STK*ptos,OS_STK*pbos,INT16Uid,INT32Ustk_size,void*pext,INT16Uopt）

{

   OS_TCB   *ptcb;

  #ifOS_CRITICAL_METHOD==3

OS_CPU_SRcpu_sr=0;

#endif

   OS_ENTER_CRITICAL（）;

   ptcb=OSTCBFreeList;                                 

   if（ptcb!

=（OS_TCB*）0）{

       OSTCBFreeList       =ptcb->OSTCBNext;           

       OS_EXIT_CRITICAL（）;

       ptcb->OSTCBStkPtr   =ptos;                      

       ptcb->OSTCBPrio     =prio;                      

       ptcb->OSTCBStat     =OS_STAT_RDY;               

       ptcb->OSTCBStatPend=