lua移植单片机 51单片机移植ucos

转载

mob6454cc61981e 2024-03-14 16:09:24

暑假的时候个人因为接了一个公司的雕刻机控制卡设计任务，在设计中试图使用UCOS操作系统，于是对这个小操作系统进行了研究。

当时最新的版本是2.91版本，我就是利用这个版本进行的移植，在网上下了好多资料，发现只有两种是最好的，即大模式跟小模式，本人将这两种方式分别作了尝试，发现大模式用单片机实在是撑不起来，小模式用在单片机上尚可，下面是关于ucos ii移植的一些基本资料，我的移植代码在附件中，希望对感兴趣的人有用，ps有什么不会的可以给我留言，水平有限，我会摘录我会的回答！哈哈

1. μC/OS-Ⅱ概述

μC/OS-Ⅱ在特定处理器上的移植大部分工作集中在多任务切换的实现上，这部分代码主要用来保存和恢复处理器的现场。但许多操作如读/写寄存器不能用C语言而只能用汇编来实现。

将μC/OS-Ⅱ移植到ARM处理器上，只需要修改与处理器相关的3个文件:OS_CPU.H，OS_CPU_C.C，OS_CPU_A.ASM。

2. OS_CPU.H的移植

1) 数据类型的定义

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;

typedef unsigned int OS_STK;

typedef unsigned int OS_CPU_SR;

2) ARM处理器相关的宏定义

#define OS_ENTER_CRITICAL() ARMDisableINT

#define OS_EXIT_CRITICAL() ARMEnableINT

3) 堆栈增长方向的定义

#define OS_STK_GROWTH 1

3. OS_CPU_C.C的移植

1) 任务椎栈初始化

任务椎栈初始化函数由OSTaskCreat()或OSTaskCreatEXT()调用，用来初始化任务并返回新的堆栈指针STK.初始状态的堆栈模拟发生一次中断后的堆栈结构,在ARM体系结构下，任务堆栈空间由高到低将依次保存着PC，LR，R12…R0，CPSR，SPSR。堆栈初始化结束后，OSTaskSTKInit()返回新的堆栈栈顶指针OSTaskCreat()或OSTaskCreatEXT()将新的指针保存的OS_TCB 中。

OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT16U opt)
{
    OS_STK *stk;
    opt    = opt;             /* 'opt' is not used, prevent warning */
    stk    = ptos;                /* Load stack pointer                 */
 
 *stk   = (OS_STK)task;    /* Entry Point                        */
    *--stk = 0;               /* R14 (LR)         */
    *--stk = 0;               /* R12              */
    *--stk = 0;              /* R11              */
    *--stk = 0;              /* R10              */
    *--stk = 0;              /* R9               */
    *--stk = 0;              /* R8               */
    *--stk = 0;              /* R7               */
    *--stk = 0;              /* R6               */
    *--stk = 0;               /* R5               */
    *--stk = 0;               /* R4               */
    *--stk = 0;               /* R3               */
    *--stk = 0;               /* R2               */
    *--stk = 0;               /* R1               */
    *--stk = unsigned int pdata; /* R0            */
    *--stk = USER_USING_MODE|0X00;
    *--stk = 0;              /* OSEnterSum        */
    return (stk);
}

2) 系统Hook()函数

这些函数在特定的系统动作时被调用，允许执行函数中的用户代码。这些函数默认是空函数，用户根据实际情况添加相关代码。

OSInitHookBegin()
OSInitHookEnd()
OSTaskCreateHook()
OSTaskDelHook()
OSTaskIdleHook()
OSTaskStatHook()
OSTaskStkInit()
OSTaskSwHook()
OSTCBInitHook()
OSTimeTickHook()

4. OS_CPU_A.ASM的移植

1) 退出临界区和进入临界区代码

它们分别是退出临界区和进入临界区代码的宏实现，主要用于在进入临界区之前关闭中断，在退出临界区后恢复原来的中断状态。

ARMDisableINT
        MRS     R0,CPSR                     ; Set IRQ and FIQ bits in CPSR to disable all interrupts
        ORR     R1,R0,#NO_INT
        MSR     CPSR_c,R1
        MRS     R1,CPSR                     ; Confirm that CPSR contains the proper interrupt disable flags
        AND     R1,R1,#NO_INT
        CMP     R1,#NO_INT
        BNE     OS_CPU_SR_Save              ; Not properly disabled (try again)
        BX      LR                          ; Disabled, return the original CPSR contents in R0
ARMEnableINT
       MSR     CPSR_c,R0
        BX      LR

2) 任务级任务切换

任务级任务切换函数OS_TasK_Sw()是当前任务因为被阻塞而主动请求CPU高度时被执行的，由于此时的任务切换都是在非异常模式直进行的，因此区别于中断级别的任务切换。它的工作是先将当前任务的CPU现场保存到该任务的堆栈中，然后获得最高优先级任务的堆栈指针，从该堆栈中恢复此任务的CPU现场，使之继续运行，从而完成任务切换。

OSCtxSw
; SAVE CURRENT TASK'S CONTEXT
STMFD SP!, {LR} ; Push return address
STMFD SP!, {LR}
STMFD SP!, {R0-R12} ; Push registers
MRS R4, CPSR ; Push current CPSR
TST LR, #1 ; See if called from Thumb mode
ORRNE R4, R4, #0x20 ; If yes, Set the T-bit
STMFD SP!, {R4}
LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
 
LDR R5, [R4]
STR SP, [R5]
LDR R0, OS_TaskSwHook ; OSTaskSwHook();
MOV LR, PC
BX R0
LDR R4, OS_PrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy
LDR R5, OS_PrioHighRdy
LDRB R6, [R5]
STRB R6, [R4]
LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy;
LDR R6, OS_TCBHighRdy
LDR R6, [R6]
STR R6, [R4]
LDR SP, [R6] ; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
;STORE NEW TASK'S CONTEXT
LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR
MSR SPSR_cxsf, R4
LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context

3) 中断级任务切换函数

① 该函数由OSIntExit()和OSExIntExit()调用，它若在时钟中断ISR中发现有高优先级任务等特的时候信号到来，则需要在中断退出后并不返回被中断的，的而是直接调度就绪的高高优先级任务执行.这样做的目的主要是能够尽快的让优先级高的任务得到响应，进而保证系统的实时性。

OSIntCtxSw
LDR R0, OS_TaskSwHook ; OSTaskSwHook();
MOV LR, PC
 
BX R0
LDR R4, OS_PrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy
LDR R5, OS_PrioHighRdy
LDRB R6,[R5]
STRB R6,[R4]
LDR R4,OS_TCBCur ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy;
LDR R6,OS_TCBHighRdy
LDR R6,[R6]
STR R6,[R4]
LDR SP,[R6] ; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
; RESTORE NEW TASK'S CONTEXT
LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR
MSR SPSR_cxsf, R4
LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context

② 两种形式的中断程序

OS_CPU_IRQ_ISR
STMFD SP!, {R1-R3} ; PUSH WORKING REGISTERS ONTO IRQ STACK
MOV R1, SP ; Save IRQ stack pointer
ADD SP, SP,#12 ; Adjust IRQ stack pointer
SUB R2, LR,#4 ; Adjust PC for return address to task
MRS R3, SPSR ; Copy SPSR (i.e. interrupted task's CPSR) to R3
MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode
; SAVE TASK'S CONTEXT ONTO TASK'S STACK
STMFD SP!, {R2} ; Push task's Return PC
STMFD SP!, {LR} ; Push task's LR
 
STMFD SP!, {R4-R12} ; Push task's R12-R4
LDMFD R1!, {R4-R6} ; Move task's R1-R3 from IRQ stack to SVC stack
STMFD SP!, {R4-R6}
STMFD SP!, {R0} ; Push task's R0 onto task's stack
STMFD SP!, {R3} ; Push task's CPSR (i.e. IRQ's SPSR)
LDR R0, OS_IntNesting ; OSIntNesting++;
LDRB R1, [R0]
ADD R1, R1,#1
STRB R1, [R0]
CMP R1, #1 ; if (OSIntNesting == 1) {
BNE OS_CPU_IRQ_ISR_1
LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP
LDR R5, [R4]
STR SP, [R5] ; }
OS_CPU_IRQ_ISR_1
MSR CPSR_c, #(NO_INT | IRQ32_MODE) ; Change to IRQ mode (to use the IRQ stack to handle interrupt)
LDR R0, OS_CPU_IRQ_ISR_Handler ; OS_CPU_IRQ_ISR_Handler();
MOV LR, PC
BX R0
MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode
LDR R0, OS_IntExit ; OSIntExit();
MOV LR, PC
BX R0 ; RESTORE NEW TASK'S CONTEXT
LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR
 
MSR SPSR_cxsf, R4
LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context
RSEG CODE:CODE:NOROOT(2)
CODE32
OS_CPU_FIQ_ISR
STMFD SP!, {R1-R3} ; PUSH WORKING REGISTERS ONTO FIQ STACK
MOV R1, SP ; Save FIQ stack pointer
ADD SP, SP,#12 ; Adjust FIQ stack pointer
SUB R2, LR,#4 ; Adjust PC for return address to task
MRS R3, SPSR ; Copy SPSR (i.e. interrupted task's CPSR) to R3
MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode
; SAVE TASK'S CONTEXT ONTO TASK'S STACK
STMFD SP!, {R2} ; Push task's Return PC
STMFD SP!, {LR} ; Push task's LR
STMFD SP!, {R4-R12} ; Push task's R12-R4
LDMFD R1!, {R4-R6} ; Move task's R1-R3 from FIQ stack to SVC stack
STMFD SP!, {R4-R6}
STMFD SP!, {R0} ; Push task's R0 onto task's stack
STMFD SP!, {R3} ; Push task's CPSR (i.e. FIQ's SPSR)
; HANDLE NESTING COUNTER
LDR R0, OS_IntNesting ; OSIntNesting++;
LDRB R1, [R0]
ADD R1, R1,#1
STRB R1, [R0]
CMP R1, #1 ; if (OSIntNesting == 1){
 
BNE OS_CPU_FIQ_ISR_1
LDR R4, OS_TCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP
LDR R5, [R4]
STR SP, [R5] ; }
OS_CPU_FIQ_ISR_1
MSR CPSR_c, #(NO_INT | FIQ32_MODE) ; Change to FIQ mode (to use the FIQ stack to handle interrupt)
LDR R0, ??OS_CPU_FIQ_ISR_Handler ; OS_CPU_FIQ_ISR_Handler();
MOV LR, PC
BX R0
MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE) ; Change to SVC mode
LDR R0, OS_IntExit ; OSIntExit();
MOV LR, PC
BX R0 ; RESTORE NEW TASK'S CONTEXT
LDMFD SP!, {R4} ; Pop new task's CPSR
MSR SPSR_cxsf, R4
LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; Pop new task's context

4) OSStartHighRdy()函数

该函数是在OSStart()多任务启动后，负责从最高优先级任务的TCB控制块中获得该任务的堆栈指针SP通过SP依次将CPU现场恢复。这时系统就将控制权交给用户创建的该任务进程，直到该任务被阻塞或者被更高优先级的任务抢占CPU。该函数仅仅在多任务启动时被执行一次，用来启动第一个也即最高优先级任务。

OSStartHighRdy
MSR CPSR_cxsf, #0xD3 ; Switch to SVC mode with IRQ and FIQ disabled
LDR R0, ??OS_TaskSwHook ; OSTaskSwHook();
MOV LR, PC
BX R0
 
LDR R4, OS_Running ; OSRunning = TRUE
MOV R5, #1
STRB R5, [R4]
; SWITCH TO HIGHEST PRIORITY TASK
LDR R4, OS_TCBHighRdy ; Get highest priority task TCB address
LDR R4, [R4] ; get stack pointer
LDR SP, [R4] ; switch to the new stack
LDR R4, [SP], #4 ; pop new task's CPSR
MSR SPSR_cxsf,R4
LDMFD SP!, {R0-R12,LR,PC}^ ; pop new task's context

2. 多任务应用程序的编写

1) C语言入口函数

函数Main()为C语言入口函数，所有C程序从这里开始运行，在该函数中进行如下操作：

③ 调用函数ARMTaskgetInit初始化ARM处理器

④ 调用OSInit初始化系统

⑤ 调用OSTaskCreat函数创建任务：Task1和Task2

⑥ 调用ARMTaskgetStart函数启动时钟节拍中断

⑦ 调用OSStart启动系统任务调度

#include “config.h”
OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE];
OS_STK TaskStk[TASK_STK_SIZE];
int Main(void){
OSInit();
OSTaskCreate(Task1,(void*)0,&TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1],0);
 
OSStart();
return();
}

2) 任务处理函数

① Task1

void Task1(void *pdata){
pdata=pdata;
TargetInit();
For(;{
OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/50);
If(GetKey()!=KEY1) {
continue;
}
OSTaskCreate(Task2,(void *)0,&TaskStk[TASK_STK_SIZE-1],10);
While(GetKey()!=0) {
OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/50);
}
}
}

② Task2

void Task2(void *pdata){
pdata=pdata;
BeeMoo();
OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/8);
BeeMoo();
 
OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/4);
BeeMoo();
OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/8);
OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);
}

本文章为转载内容，我们尊重原作者对文章享有的著作权。如有内容错误或侵权问题，欢迎原作者联系我们进行内容更正或删除文章。