<4D F736F F F696E74202D204D34D1D0CCD6BBE F55434F534949D4DA4C4D3446D6D0B5C4D2C6D6B2D3EBD3A6D3C3>

Size: px

Start display at page:

Download "<4D F736F F F696E74202D204D34D1D0CCD6BBE F55434F534949D4DA4C4D3446D6D0B5C4D2C6D6B2D3EBD3A6D3C3>"

恋姬
4 years ago
Views:

1 uc/os-ii 在 LM4F 中的移植与应用捷恩斯威科技, 最专业的 TI MCU 方案设计商

2 目录 1 uc/os-ii 简介 2 uc/os-ii 体系结构 3 uc/os-ii 的移植 4 uc/os-ii 任务创建

3 uc/os-ii 简介 1. μc/os-ii 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 2. μc/os-ii 是一种可移植的, 可植入 ROM 的, 可裁剪的, 抢占式的, 实时多任务操作系统内核.μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的 CPU 上. 3. uc/os-ii 只一个实时操作系统内核, 它包含了任务调度, 任务管理, 时间管理, 内存管理和任务间的通信和同步等基本功能 4. uc/os-ii 基于优先级调度的抢占式的实时内核, 并在这个内核之上提供最基本的系统服务, 如信号量, 邮箱, 消息队列, 内存管理, 中断管理等

4 uc/os-ii 体系结构用户应用程序 ( 任务 ) OS_core.c OS_Task.c 内核代码 : OS_flag.c OS_mem.c 实现系统任务 OS_mutex.c OSTime.c 内存时间管理, 功能 OS_mbox.c ucosii.cc OS_Q.c ucosii.h OS_sem.c uc/os 配置文件 OS_CFG.H Includes.h 系统配置 : 用于系统裁剪使用 os_cpu_c.c,bsp.c os_cpu_a.asm,os_cpu.asm startup_rvmdk.srvmdk.s Os_cpu.h 与 CPU 硬件衔接代码 ( 移植需要修改的代码文件 ) CPU 硬件 (LM4F232)

5 uc/os-ii 移植到 M4 上需要修改的几个文件 OSStartHighRdy() OSCtxSw() OSIntCtxSw() OSTaskStkInit() CPU_IntDis() CPU_IntEn() OS_CPU.h: 数据类型和变量临界区管理方法堆栈方向定义 Tmr_TickInit() Tmr_TickISR_Handler() M4 启动文件, 设置系统运行堆栈, 注册中断

6 ucos 的任务调度 (1/2) 任务 1 任务 2 任务 N 任务控制块任务控制块任务控制块 SP SP SP Memory CPU Cpu regirsters. SP. 上下文

7 ucos 的任务调度 (2/2) LM4F 的堆栈压栈示意图

8 移植代码步骤 Step1: 移植 OSStartHighRdy() Step2: 移植 OSCtxSW() 和 OSIntCtxSW() Step3: 移植 OSTaskStkInit() 函数 Step4: 移植系统时钟节拍 Step5: 移植 os_cpu.h 中内容 Step6: 移植 CPU_IntDis 和 CPU_IntEn

9 Step1: 移植 OSStartHighRdy() 该函数由 OSStart() 函数调用, 在 ucos 启动后, 调度最高优先级任务运行, 该函数在系统中仅调用一次 OSStartHighRdy LDR R4, =NVIC_SYSPRI2 ; 设置 PendSV 中断优先级 LDR R5, =NVIC_PENDSV_PRI STR R5, [R4] MOV R4, #0 ; 初始化 SP 为 0 MSR PSP, R4 LDR R4, =OSRunning MOV R5, #1 STRB R5, [R4] ; 置位 OSRunnig 标志, 启动任务调度 LDR R4, =NVIC_INT_CTRL ; 触发 PENDSV 中断 LDR R5, =NVIC_PENDSVSET STR R5, [R4] CPSIE I ; 使能处理器中断 OSStartHang B OSStartHang

10 Step2: 移植 OSCtxSW() 和 OSIntCtxSW() 任务切换函数 OSCtxSw LDR R0, =NVIC_INT_CTRL INT CTRL ; 触发 PENDSV 中断, 引起任务切换 LDR R1, =NVIC_PENDSVSET STR R1, [R0] BX LR OSIntCtxSw S LDR R0, =NVIC_INT_CTRL ; 触发 PENDSV 中断, 引起任务切换 LDR R1, =NVIC_ PENDSVSET STR R1, [R0] BX LR

11 Step2: 移植 OSCtxSW() 和 OSIntCtxSW() PendSV() 中断代码 (1/2) OSPendSV CPSID I MRS R0, PSP CBZ R0, OSPendSV_nosave ; 第一次启动任务 OSStartHighRdy 跳过 SUB R0, R0, #0x20 ; 保存 R4-R11R11 STM R0, {R4-R11} LDR R1, =OSTCBCur ; 保存当前用户堆栈 LDR R1, [R1] STR R0, [R1] ;

12 移植 Step2: OSCtxSW() 和 OSIntCtxSW() PendSV() 中断代码 (2/2) OSPendSV_nosave PUSH {R14} ; 保存 LR( 程序返回值 ) LDR R0, =OSTaskSwHook BLX R0 POP {R14} LDR R0, =OSPrioCur LDR R1, =OSPrioHighRdy LDRB R2, [R1] STRB R2, [R0] LDR R0, =OSTCBCur LDR R1, =OSTCBHighRdy LDR R2, [R1] STR R2, [R0] LDR R0, [R2] ; 获取新任务堆栈 LDM R0, {R4-R11} R11} ; 从新任务堆栈中恢复 R4-R11R11 ADDS R0, R0, #0x20 ; MSR PSP, R0 ; 载入新任务堆栈到 SP ORR LR, LR, #0x04 ; CPSIE I BX LR

13 Step3: 移植 OSTaskStkInit() 函数 OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT16U opt) { } OS_STK *stk; (void)opt; stk = ptos; *(stk) = (INT32U)0x L; /* xpsr */ *(--stk) = (INT32U)task; /* Entry Point*/ *(--stk) = (INT32U)0xFFFFFFFEL; /* R14 (LR) */ *(--stk) = (INT32U)0x L; /* R12 */ *(--stk) = (INT32U)0x L; /* R3 */ *(--stk) = (INT32U)0x L; /* R2 */ *(--stk) = (INT32U)0x L; /* R1 */ *(--stk) = (INT32U)p_arg; /* R0 */ *(--stk) = (INT32U)0x L; /* R11 */ *(--stk) = (INT32U)0x L; /* R4 */ return (stk);

14 Step4: 移植系统时钟节拍 (bsp.c) 系统时钟初始化 (10ms) void Tmr_TickInit (void) { ROM_SysTickPeriodSet((INT32U)(ROM_SysCtlClockGet()/OS_TICKS_PER_SEC) -1 ); } ROM_SysTickEnable(); ROM_SysTickIntEnable(); 系统时钟中断函数 ( 在 startup_ rvmdk.s 中注册 ) void Tmr_TickISR_Handler (void) { #if OS_CRITICAL_METHOD == 3 OS_CPU_SR cpu_sr; #endif OS_CFG.H #define OS_TICKS_PER_SEC 100 } OS_ENTER_CRITICAL(); /* Tell uc/os-ii that we are starting an ISR*/ OSIntNesting++; OS_EXIT_CRITICAL(); OSTimeTick(); /* Call uc/os-ii's OSTimeTick() */ OSIntExit(); /* Tell uc/os-ii that we are leaving the ISR */

15 Step5: 移植 os_cpu.h 中内容 1. 定义 ucos 要用到的基本数据类型和变量 2. 定义软件触发 PendSV 产生任务切换 OSCtxSw LDR R0 =NVIC INT CTRL LDR R1, =NVIC_PENDSVSET STR R1, [R0] BX LR LDR R0, =NVIC_INT_CTRL #define OS_TASK_SW() OSCtxSw 3. 定义堆栈的生长方向 #define OS_STK_GROWTH 1 //1 从高到低方向生长,0 从低到高方向生长 4. 定义临界点处理方法临界点处理使用方法 3, 即进入临界区时保存中断使能状态, 禁止中断, 退出时加以恢复 #define OS_CRITICAL_METHOD 3u #define OS_ENTER_CRITICAL() {cpu_sr = OS_CPU_SR_Save();} #define OS_ EXIT_ CRITICAL() {OS _ CPU_ SR_ Restore(cpu (p_ sr);} OS_CPU_SR_Save MRS R0, PRIMASK CPSID I BX LR OS_CPU_SR_Restore MSR PRIMASK, R0 BX LR

16 Step6: 移植 CPU_IntDis 和 CPU_IntEn CPU_IntDis CPSID I BX LR 禁止中断 CPU_IntEn CPSIE I BX LR 使能中断

17 Step7: 在 ucosii 中创建一个任务 int main (void) { BSP_PreInit (); BSP_IntDisAll(); OSInit(); /* 初始化 ucosii 系统 */ } OSTaskCreateExt((void (*)(void *)) App_TaskStart, /* 任务入口函数名 */ (void *) 0, /* 任务入口函数参数 */ OSStart(); (OS_STK *)&App_TaskStartStk[APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE - 1], /* 任务栈顶 */ (INT8U ) APP_CFG_TASK_START_PRIO, /* 任务优先级 */ (INT16U) APP_CFG_TASK_START_PRIO, /* 任务编号 */ (OS_STK *)&App_TaskStartStk[0], /* 任务栈底 */ (INT32U) APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE, /* 任务栈大小 */ (void *) 0, (INT16U )(OS_TASK_OPT_STK_CHK OS_TASK_OPT_STK_CLR)); /* 任务参数 */

18 LED 控制流程图系统流程图任务流程图

19 JSW-M4EVB 开发板 uc/os 应用硬件连接仿真 JTAG LED 跳线 pack 电源指示 JSW-M4EVB 开发板硬件连接 LED1~8

20 uc/osii LED 任务输出示意图 PJ0 R LM4F LED 移植好 ucosii 后,LED 控制任务运行, 控制 LED 闪烁

21 动手环节 : 创建一个任务实现流水灯功能 1. 在现有 ucos 的工程上, 创建一个任务 led_step_task 2. 要求实现以下功能 :8 个 LED 按顺序单个轮流点亮, 不断循环单个 LED 每次点亮时间在 1 秒之间 1. 任务入口函数 led_step_task 2. 任务优先级 5 3. 任务堆栈 Led_StepTask_Stk 4. 任务堆栈大小 LED_STEP_TASK_STK_SIZE _ 完成后请马上举手示意, 最快完成者, 经现场确认合格后可获得奖品一个

22 在线技术支持 t /

uc/os 1

uc/os 1 uc/os 1 uc/os-ii Source Code ANSI C, uc/os-ii 8/16/32 bits microprocessor Preemptive real-time Task 64 Stack Size ROMable (C compiler, assembler and linker/locator) uc/os-ii Mailboxes, Queues, Semaphores,