基于μCOS的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)研究

基于μCOS的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)研究

Abstract:ThepaperbringforwardtheconceptionofEmbeddedSystem，Analysethecorekereofμc/os，moreoverdetailedlyintroducegraftingtheμC/OS'soperatingsystemontheARM'sarchitecturalstructureofS3C44B0'smicroprocessorandempolderonapplicationanddriverprogram。Keywords:EmbeddedSystem

μc/osMicroProcessor一、嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到日常生活的各個(gè)方面，其在工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍都不斷擴(kuò)大，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正式定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁減，符合應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的主要特征有：系統(tǒng)內(nèi)核小；專用性強(qiáng)；系統(tǒng)精簡(jiǎn)；嵌入式軟件要求高實(shí)時(shí)性的操作系統(tǒng)軟件；軟件要求高質(zhì)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。二、嵌入式μC/OS的體系結(jié)構(gòu)介紹由于μC/OS結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程工具絕大部分是C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標(biāo)代碼，如BorlandC、Keil等工具，且其內(nèi)核最小可以到幾十K，可以在多種體系結(jié)構(gòu)的微處理器上移植，用戶的工作較小，源代碼開放，便于學(xué)習(xí)。μC/OS-II的幾大組成部分有：核心部分(OSCore.c)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(yùn)行、中斷進(jìn)出的前導(dǎo)、時(shí)鐘節(jié)拍、任務(wù)調(diào)度、事件處理等多部分。任務(wù)處理部分(OSTask.c)完成任務(wù)的操作；包括任務(wù)的建立、刪除、掛起、恢復(fù)等等。時(shí)鐘部分(OSTime.c)主要完成任務(wù)延時(shí)等操作。

任務(wù)同步和通信部分為事件處理部分，包括信號(hào)量、郵箱、郵箱隊(duì)列、事件標(biāo)志等部分；

μC/OS-II的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1中可以看到，如果要使用μC/OS-II，必須為其編寫OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM三個(gè)文件。三、μC/OS在ARM微處理器上的移植μC/OS-II的全部源代碼量大約是6000－7000行，一共有15個(gè)文件。將μC/OS-II移植到ARM處理器上，需要完成的工作也非常簡(jiǎn)單，只需要修改三個(gè)和ARM體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的文件，代碼量大約是500行。以下分別介紹這三個(gè)文件的移植工作：OS_CPU.H文件數(shù)據(jù)類型定義，這部分的修改是與所用的編譯器相關(guān)的，不同的編譯器會(huì)使用不同的字節(jié)長(zhǎng)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ARMSDT2.5，相關(guān)的數(shù)據(jù)類型的定義如下：typedefunsignedintOS_STK;

/*Eachstackentryis16-bitwide

*/2、OS_CPU_C.C文件void*OSTaskStkInit(void(*task)(void*pd)，void*pdata，void*ptos，INT16Uopt){unsignedint*stk;opt

=opt;

/*'opt'isnotused，preventwarning*/stk

=(unsignedint*)ptos;

/*

Loadstackpointer*/*--stk=(unsignedint)task;/*

lr

*/……;/*

r12—r0

*/*--stk=ARM_MODE_SYS;

/*systemmode*/*--stk=ARM_MODE_SYS;

/*systemmode*/return((void*)stk);}當(dāng)前任務(wù)堆棧初始化完成后，OSTaskStkInit返回新的堆棧指針stk，在OSTaskCreate（）執(zhí)行時(shí)將會(huì)調(diào)用OSTaskStkInit的初始化過程，然后通過OSTCBInit（）函數(shù)調(diào)用將返回的sp指針保存到該任務(wù)的TCB塊中。移植完以上程序后，用戶就可以結(jié)合自己的項(xiàng)目要求來編寫自己的應(yīng)用程序了，用戶可以添加如打印、空等待等任務(wù)，以下給出了一個(gè)例程，通過調(diào)用OSTaskCreate()函數(shù)注冊(cè)了三個(gè)任務(wù)，由系統(tǒng)根據(jù)最優(yōu)調(diào)度原理進(jìn)行調(diào)度。voidmain(void){Initialize();

/*Processorspecificinitialization*/OSInit();bufferSemaphore=OSSemCreate(BUFFER_LENGTH-1);terminalSemaphore=OSSemCreate(1);OSTaskCreate(Task1，(void*)string1，(void*)&stacks[0][TASK_STK_SIZE-1]，0);OSTaskCreate(Task2，(void*)string2，(void*)&stacks[1][TASK_STK_SIZE-1]，1);OSTaskCreate(Task3，(void*)string3，(void*)&stacks[2][TASK_STK_SIZE-1]，2);OSStart();/*

Start

*/}四、驅(qū)動(dòng)程序的添加由于UC/OS提供的僅僅是一個(gè)任務(wù)調(diào)度的內(nèi)核，通過以上移植，要想得到一個(gè)相對(duì)完整、實(shí)時(shí)的嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)，還必須進(jìn)行相當(dāng)多的擴(kuò)展工作。主要有：建立文件系統(tǒng)、通過開發(fā)如LCD液晶顯示、USB通信、鍵盤、串口等驅(qū)動(dòng)程序從而提供應(yīng)用程序調(diào)用的API函數(shù)，還有創(chuàng)建圖形用戶接口（GUI）函數(shù)等，下面主要介紹一下串口驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。voidUart_Init(intmclk，intbaud)

{}該函數(shù)主要是初始化串口，設(shè)置波特率，其中mclk是系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率，band參數(shù)傳遞串口通信波特率。voidUart_Select(intch){

}該函數(shù)進(jìn)行串口選擇，ch傳遞串口號(hào)。charUart_Getch(void)

{}該函數(shù)從串口讀取字符，存放在一數(shù)組內(nèi)。voidUart_GetString(char*string){

}該函數(shù)讀取要發(fā)送的字符串，并一個(gè)一個(gè)字符地從串口發(fā)送。voidUart_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。voidUart_SendString(char*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(duì)串口進(jìn)行操作。五、結(jié)束語目前市場(chǎng)上基于μc/os嵌入式操作系統(tǒng)的產(chǎn)品比較多，應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、信息家電、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等方面，而且基于μc/os的應(yīng)用正潮起云涌，蓬勃發(fā)展。隨著后