基于S3C44B0X嵌入式操作系統(tǒng)

1、基于S3C44B0X嵌入式操作系統(tǒng)c/0S摘要：當(dāng)前，傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)已成為阻礙嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一大瓶頸，嵌入式操作系統(tǒng)的使用，能夠簡化嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)，有效地確保系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。本文以此為背景，闡述了嵌入式操作系統(tǒng)c/OS -移植到基于ARM7的S3C44B0X芯片移植過程。最終使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺得以實現(xiàn)。論文關(guān)鍵詞：嵌入式,S3C44B0X,實時內(nèi)核c/OS-,移植是非常必要的。而操作系統(tǒng)是一個通用的程序，要在自己的嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用它，必須結(jié)合所用處理器的不同進行相應(yīng)邊編寫或改寫。本文結(jié)合實例，對基于S3C44B0X的嵌入式操作系統(tǒng)c/0S-平臺的實現(xiàn)的移植過程進行研究，最后通

2、過測試，驗證了嵌入式開發(fā)平臺的成功實現(xiàn)。1、 實時內(nèi)核c/OS-c/OS-，是一個可固化、可裁剪、占先式的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，它運行就緒狀態(tài)下優(yōu)先級最高的任務(wù),絕大部分源代碼是用便于移植的C語言編寫,小部分匯編語言代碼已被壓縮到最低限度,使之可供不同構(gòu)架的微處理器上使用【3】。c/OS -所具有源代碼公開、執(zhí)行效率高、占用空間小等特點受到廣大用戶的青睞。2 C/ OS - II 在S3C44B0X上的移植移植就是指使一個實時內(nèi)核能在其它微處理器或微控制器上運行。本文采用S3C44B0X芯片,開發(fā)環(huán)境采用Keil uVision3 ,基本滿足開發(fā)要求。S3C44BOX是一款基于ARM7的SOC芯

3、片。該芯片片上功能強大，技術(shù)成熟，具有低成本、低功耗、高性能等優(yōu)點【1】。移植工作主要集中在與處理器相關(guān)的3個文件中【2】：OS_CPU.H 、OS_ CPU_ C. C 、OS_ CPU_A.S。其中：OS_ CPU.H 文件主要包含與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型定義、堆棧類型定義、兩個宏定義和幾個函數(shù)說明；OS_ CPU_ C. C 包含與移植有關(guān)6個C函數(shù)，為OSTaskStkInit(), OSTaskCreateHook()，OSTaskDelHook(),OSTaskSwHook(),OSTaskStatHook(),OSTimeTick_Hook()，其中后面5個函數(shù)為鉤子函數(shù),可以沒有

4、實際內(nèi)容, 但必須要聲明,用于擴充自己需要的功能。OS_CPU_A.S 中包含與移植有關(guān)的4個匯編語言函數(shù)，為OSStartHigh()、OSCtxSW()、OSIntCtxSw(),OSTickISR()。21 OS_CPU. H文件移植此文件中主要包含與編譯器相關(guān)數(shù)據(jù)類型定義、堆棧類型定義、兩個宏定義和幾個函數(shù)說明。數(shù)據(jù)類型定義部分代碼如下【3】:typedef unsigned short INT16U; /*16位有符號整數(shù)*/typedef unsigned long INT32U; /*32位無符號整數(shù)*/typedef unsigned int OS_STK;/*堆棧入口寬度為1

5、6位*/#define OS_STK_GROWTH 1 /*堆棧增長方向從上向下滿遞減堆棧*/#define OS_ENTER_CRITICAL() cpu_sr =OS_CPU_SR_Save();/*關(guān)中斷,執(zhí)行臨界代碼*/#define OS_EXIT_CRITICAL() OS_CPU_SR_Restore (cpu_sr);/*開中斷*/在本例移植中，使用軟中斷指令SWI作為底層接口,使用不同功能號區(qū)分不同函數(shù)。用關(guān)鍵字_swi 聲明一個不存在的函數(shù),則調(diào)用該函數(shù)就在調(diào)用的地方插入一條SWI指令并可指定功能號。SWI函數(shù)部分代碼如下【3】:_swi(0 x00) void OS_TA

6、SK_SW(void); /*任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù)*/_swi(0 x01) void_OSStartHighRdy( void);/ *運行優(yōu)先級最高的任務(wù)*/_swi(0 x02) void OS_ENTER_CRITICAL(void) ; /*關(guān)中斷* /_swi(0 x03) void OS_EXIT_CRITICAL(void) ; / * 開中斷* /22 OS_CPU_C. C 文件移植c/OS-中，每個任務(wù)要有自己的堆?？臻g,以便進行任務(wù)切換時保存和恢復(fù)現(xiàn)場。因此必先確定任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu),而任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu)與CPU體系結(jié)構(gòu)、編譯器密切關(guān)聯(lián)。OSTaskStkInit() 函數(shù)關(guān)鍵代碼如

7、下:*-stk=(unsigned int)task; /*pc*/*-stk=(unsigned int)task /*lr*/*-stk=0; /*r12.r1，其它同理*/*-stk=(unsigned int)pdata; /*r0，第一個參數(shù)用r0傳遞*/*-stk=(SVC32MODE|0 x0|); /* cpsr 關(guān)閉irq，fiq*/*-stk=(SVC32MODE|0 x0); /*spsr IRQ,關(guān)閉FIQ*/return(OS_STK *)stk);/*堆棧指針保存在任務(wù)的OS_TCB中*/此文件中的幾個系統(tǒng)規(guī)定的hook函數(shù)在本移植均將它們都設(shè)置為空函數(shù)。23 OS

8、_CPU_ A. S 文件移植此文件中需要編寫4 個匯編語言函數(shù)【3】：OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw( )、OSTickISR( )。多任務(wù)啟動函數(shù)OSStart( )調(diào)用OSStartHightRdy( )函數(shù), 運行優(yōu)先級最高的任務(wù)。OSCtxSw()函數(shù)是由任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù)OS_TASK_SW()調(diào)用,實現(xiàn)從低優(yōu)先級向高優(yōu)先級切換。文中任務(wù)級切換是通過SWI軟中斷來實現(xiàn)的。軟中斷的異常處理程序掛接到CPU內(nèi)核,通過修改啟動代碼里的異常向量表實現(xiàn)。中斷服務(wù)程序與CPU 芯片相關(guān)，中斷源的掛接通過增加匯編接口的支持來實現(xiàn)，即在文件IRQ.S的適

9、當(dāng)位置添加如下的程序代碼【2】:IRQ.Handler HANDL ER IRQ.Exception ; IRQ 中斷OSIntCtxSw()是中斷級任務(wù)切換函數(shù),在中斷退出時由函數(shù)OSIntExit()調(diào)用。此函數(shù)基本原理與任務(wù)級切換相同,只是由于進入中斷時已保存了被中斷任務(wù)的環(huán)境變量，就不進行類似操作,只需要對堆棧指針進行調(diào)整即可。部分代碼如下:LDR r4，addr_OSTCBCur；/*得到當(dāng)前任務(wù)的TCB地址*/LDR r5，addr_OSTCBHighRdy；/*得到高優(yōu)先級任務(wù)的TCB地址*/LDR r5,；/*得到堆棧指針*/LDR sp,；/*切換到新的堆棧*/STR r5,

10、；/*設(shè)置新的當(dāng)前任務(wù)的TCB地址*/LDMFD sp!,r4 /*新任務(wù)cpsr出棧*/MSR CPSR_cxsf,r4LDMFD sp!,r0-r12,lr,pc；/*r0-r12,lr&pc出棧，運行新任務(wù)*/系統(tǒng)時鐘節(jié)拍中斷函數(shù)OSTickISR()為內(nèi)核提供時鐘節(jié)拍。其周期決定了內(nèi)核所能給應(yīng)用系統(tǒng)提供的最小時間間隔服務(wù)。本移植中,IRQ是受C/OS-II管理的中斷,對FIQ不處理。時鐘節(jié)拍的移植可通過匯編宏完成。完成上述工作后，C/OS-II就可以運行在ARM處理器上了。3 移植測試測試操作系統(tǒng)移植代碼的正確性可以在沒有應(yīng)用程序的情況下進行，即讓內(nèi)核自己測試自己。筆者通過以下測試用例

11、，經(jīng)過編譯、鏈接及下載到目標(biāo)板中。驗證系統(tǒng)移植是成功的。void OSTaskIdleHook (void)static i=0;if(i%20000=0) /*每20000次點亮一個LED，*/sysUtilsLightLed(LED_ALL,FALSE); /*關(guān)閉所有的LED */sysUtilsLightLed(i%3+1,TRUE); /*循環(huán)點亮一個LED*/i+;return ;4 結(jié)語C/OS-II 是一個具有良好應(yīng)用前景的嵌入式實時內(nèi)核,本文通過具體事例，成功實現(xiàn)了C/OS-II在S3C44B0X上的移植。通過簡單的測試用例，驗證了移植是正確的,此成功移植為C/OS-II 嵌入式實時系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用，提供了