基于μCOS的嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)研究

1、基于C/OS的嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)研究摘要：本文介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念，分析了/S的內(nèi)核構造，并詳細介紹了在具有AR體系構造的S344B0微處理器上進展/S操作系統(tǒng)的移植和應用程序及驅動程序的開發(fā)。關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)/s微處理器Abstrat:ThepaperbringfrardtheneptinfEbeddedSyste，Analysetherekeref/s，reverdetailedlyintrduegraftingthe/SsperatingsystentheARsarhiteturalstruturefS344B0sirpressrandepldernappliatinanddrive

2、rprgra。Keyrds:EbeddedSyste/sirPressr一、嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的詳細應用相結合后的產(chǎn)物，目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)浸透到日常生活的各個方面，其在工業(yè)、效勞業(yè)、消費電子等領域的應用范圍都不斷擴大，嵌入式計算機系統(tǒng)的正式定義為：以應用為中心，以計算機技術為根底，軟件硬件可裁減，符合應用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積、功耗的嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的主要特征有：系統(tǒng)內(nèi)核??；專用性強；系統(tǒng)精簡；嵌入式軟件要求高實時性的操作系統(tǒng)軟件；軟件要求高質量和高可靠性；嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)由

3、硬件和軟件兩大局部組成，在本開發(fā)應用中，選擇AR7TDI內(nèi)核構造的sasung公司的s344b0作為微處理器芯片，該芯片具有主頻高、運算速度快，超低功耗、價格低廉、構造簡單等特點，在該內(nèi)核根底上擴展了一系列完好的通用外圍器件，主要有：片內(nèi)8KB高速緩存、帶有1個專用DA通道的LD控制器、2個通用DA通道、1個多主機I2總線控制器、5個P定時器及1個內(nèi)部定時器、71個通用I/口、8個外部中斷源、8個10位AD等資源，主頻為66HZ,系統(tǒng)支持大小端形式，共256B的地址空間，支持8/16/32位數(shù)據(jù)總線編程。開發(fā)平臺外配與用戶交互接口有RS-232串口電路、外擴flash、sdra，USB控制電路

4、、以太網(wǎng)電路、鍵盤，JTAG接口電路局部。實時嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，大體上可以分為兩種：商用型和免費型，前者系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，并有完善的技術支持和售后效勞，建立應用開發(fā)較為容易，但價格昂貴，代表性的有美國indRiver公司的Vxrks操作系統(tǒng)、irsft公司的inE操作系統(tǒng)；免費型可以節(jié)約本錢，且源碼公開，便于開發(fā)，代表性的有嵌入式Linux系統(tǒng)、/S系統(tǒng)。二、嵌入式/S的體系構造介紹由于/S構造簡單，編程工具絕大局部是語言編程，可以在大多數(shù)界面友好的編譯器中編譯生成目的代碼，如Brland、KEil等工具，且其內(nèi)核最小可以到幾十K,可以在多種體系構造的微處理器上移植，用戶的工作較小，

5、源代碼開放，便于學習。/S-II的幾大組成局部有：核心局部(Sre.)是操作系統(tǒng)的處理核心，包括操作系統(tǒng)初始化、操作系統(tǒng)運行、中斷進出的前導、時鐘節(jié)拍、任務調(diào)度、事件處理等多局部。任務處理局部(STask.)完成任務的操作；包括任務的建立、刪除、掛起、恢復等等。時鐘局部(STie.)主要完成任務延時等操作。任務同步和通信局部為事件處理局部，包括信號量、郵箱、郵箱隊列、事件標志等局部；/S-II的軟件體系構造如圖1所示。從圖1中可以看到，假如要使用/S-II,必須為其編寫S_PU.H、S_PU_.、S_PU_A.AS三個文件。三、/S在AR微處理器上的移植/S-II的全部源代碼量大約是60007

6、000行，一共有15個文件。將/S-II移植到AR處理器上，需要完成的工作也非常簡單，只需要修改三個和AR體系構造相關的文件，代碼量大約是500行。以下分別介紹這三個文件的移植工作：S_PU.H文件數(shù)據(jù)類型定義，這局部的修改是與所用的編譯器相關的，不同的編譯器會使用不同的字節(jié)長度來表示同一數(shù)據(jù)類型，這里采用的編譯器為集成可視化開發(fā)環(huán)境ARSDT2.5,相關的數(shù)據(jù)類型的定義如下：#defineBYTEINT8S/*Definedatatypesfrbakardpatibility*/#defineUBYTEINT8U/*.tu/SV1.xx.Ntatuallyneededfr.*/#define

7、RDINT16S/*.u/S-II.*/#defineURDINT16U#defineLNGINT32S#defineULNGINT32U堆棧單位因為處理器現(xiàn)場的存放器在任務切換時都將會保存在當前運行任務的堆棧中，所以S_STK數(shù)據(jù)類型應該是和處理器的存放器長度一致的。typedefunsignedintS_STK;/*Eahstakentryis16-bitide*/堆棧增長方向該設置由編譯器選項決定，在本開發(fā)中設定堆棧由高地址向低地址增長。#defineS_STK_GRTH1/definethestaktgrfrhightl2、S_PU_.文件任務堆棧初始化這里涉及到任務初始化時的一個堆棧

8、設計，也就是在堆棧增長方向上如何定義每個需要保存的存放器位置，在AR體系構造下，任務堆?？臻g由高至低依次將保存著p、lr、r12、r11、r10、r1、r0、PSR、SPSR。vid*STaskStkInit(vid(*task)(vid*pd),vid*pdata,vid*pts,INT16Upt)unsignedint*stk;pt=pt;/*ptisntused,preventarning*/stk=(unsignedint*)pts;/*Ladstakpinter*/*-stk=(unsignedint)task;/*lr*/;/*r12r0*/*-stk=AR_DE_SYS;/*sy

9、stede*/*-stk=AR_DE_SYS;/*systede*/return(vid*)stk);當前任務堆棧初始化完成后，STaskStkInit返回新的堆棧指針stk，在STaskreate執(zhí)行時將會調(diào)用STaskStkInit的初始化過程，然后通過STBInit函數(shù)調(diào)用將返回的sp指針保存到該任務的TB塊中。SStartHighRdy該函數(shù)是在主程序SStart()多任務啟動后執(zhí)行，負責從最高優(yōu)先級任務的TB控制塊中獲得該任務的堆棧指針sp，通過sp依次將pu現(xiàn)場恢復，這時系統(tǒng)就將控制權交給用戶創(chuàng)立的該任務進程，僅執(zhí)行一次，此后多任務優(yōu)先級調(diào)度由下面函數(shù)執(zhí)行。StxS任務級的上下文切

10、換，它是當任務因為被阻塞而主動懇求pu調(diào)度時被執(zhí)行，由于此時的任務切換都是在非異常形式下進展的，它的工作是先將當前任務的pu現(xiàn)場保存到該任務堆棧中，然后獲得最高優(yōu)先級任務的堆棧指針，從該堆棧中恢復此任務的pu現(xiàn)場，使之繼續(xù)執(zhí)行。SInttxS中斷級的任務切換，它是在時鐘中斷ISR中斷效勞例程中發(fā)現(xiàn)有高優(yōu)先級任務等待的時鐘信號到來，那么在中斷退出后直接調(diào)度就緒的高優(yōu)先級任務執(zhí)行。STikISR時鐘中斷處理函數(shù)，它的主要任務是負責處理時鐘中斷，調(diào)用系統(tǒng)實現(xiàn)的STieTik函數(shù)，假如有等待時鐘信號的高優(yōu)先級任務，那么需要在中斷級別上調(diào)度其執(zhí)行。其他相關的兩個函數(shù)是SIntEnter和SIntExit

11、，都需要在ISR中執(zhí)行。移植完以上程序后，用戶就可以結合自己的工程要求來編寫自己的應用程序了，用戶可以添加如打英空等待等任務，以下給出了一個例程，通過調(diào)用STaskreate()函數(shù)注冊了三個任務，由系統(tǒng)根據(jù)最優(yōu)調(diào)度原理進展調(diào)度。vidain(vid)Initialize();/*Pressrspeifiinitializatin*/SInit();bufferSeaphre=SSereate(BUFFER_LENGTH-1);terinalSeaphre=SSereate(1);STaskreate(Task1,(vid*)string1,(vid*)staks0TASK_STK_SIZE-

12、1,0);STaskreate(Task2,(vid*)string2,(vid*)staks1TASK_STK_SIZE-1,1);STaskreate(Task3,(vid*)string3,(vid*)staks2TASK_STK_SIZE-1,2);SStart();/*Start.*/四、驅動程序的添加由于U/S提供的僅僅是一個任務調(diào)度的內(nèi)核，通過以上移植，要想得到一個相對完好、實時的嵌入式多任務操作系統(tǒng)，還必須進展相當多的擴展工作。主要有：建立文件系統(tǒng)、通過開發(fā)如LD液晶顯示、USB通信、鍵盤、串口等驅動程序從而提供給用程序調(diào)用的API函數(shù)，還有創(chuàng)立圖形用戶接口GUI函數(shù)等，下面主

13、要介紹一下串口驅動程序的開發(fā)。vidUart_Init(intlk,intbaud)該函數(shù)主要是初始化串口，設置波特率，其中l(wèi)k是系統(tǒng)主時鐘頻率，band參數(shù)傳遞串口通信波特率。vidUart_Selet(inth)該函數(shù)進展串口選擇，h傳遞串口號。harUart_Geth(vid)該函數(shù)從串口讀取字符，存放在一數(shù)組內(nèi)。vidUart_GetString(har*string)該函數(shù)讀取要發(fā)送的字符串，并一個一個字符地從串口發(fā)送。vidUart_SendByte(intdata)該函數(shù)通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，data是需要發(fā)送的字符。vidUart_SendString(har*pt)該函數(shù)通過串口發(fā)送字符串，pt是字符串首地址的指針。通過以上接口函數(shù)，系統(tǒng)向用戶提供了屏蔽底層硬件的API函數(shù)，用戶可以通過調(diào)用以上函數(shù)，方便地對串口進展操作。五、完畢語目前市場上基于/s嵌入式操作系統(tǒng)的產(chǎn)品比擬多，應用領域包括工業(yè)控制、信息家電、網(wǎng)絡設備等方面，而且基于/