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一、 前 言
隨著DSP芯片功能的增強(qiáng)，已不再進(jìn)行單純的數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)，而是作為一種MCU被廣泛使用，控制板上各種資源，同時(shí)完成采集、計(jì)算、控制、通訊等任務(wù)。特別是當(dāng)使用了TCP/IP或其它復(fù)雜通訊協(xié)議時(shí)，沒(méi)有一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)是很難進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的。μC/OS－II作為一種源碼公開(kāi)的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，總是執(zhí)行處于就緒狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，并支持Semaphore(信號(hào)量)、Mailbox(郵箱)、Message Queue(消息隊(duì)列)等多種常用的進(jìn)程間通信機(jī)制，是大多數(shù)高可靠嵌入式設(shè)備的首選。
二、開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介
APCI5096是北京康拓工業(yè)電腦公司自行開(kāi)發(fā)的一款DSP目標(biāo)板，主要用于對(duì)模擬信號(hào)量的采樣處理。該目標(biāo)板以TMS320VC32為CPU，同時(shí)具有完備的輸入/輸出功能，可以實(shí)現(xiàn)30通道、16位、300KSPS的模擬輸入。調(diào)試用編譯器為T(mén)I公司的Code Composer ‘C3x－‘C4x，版本是4.10版。
3三、移植過(guò)程
3.1 μC/OS－II系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1說(shuō)明了μC/OS－II的軟硬件體系結(jié)構(gòu)。應(yīng)用程序軟件處于整個(gè)系統(tǒng)的頂層，只和μC/OS－II與處理器無(wú)關(guān)的代碼以及μC/OS－II與應(yīng)用相關(guān)的代碼關(guān)聯(lián)。這樣保證了應(yīng)用軟件的可重用性。
μC/OS－II與處理器無(wú)關(guān)的代碼提供了μC/OS－II的系統(tǒng)服務(wù)。利用這些API函數(shù)，應(yīng)用程序可以進(jìn)行內(nèi)存管理、任務(wù)間的通信以及創(chuàng)建、刪除任務(wù)等。μC/OS－II與應(yīng)用相關(guān)的代碼提供了對(duì)μC/OS－II本身的裁減，并可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行任務(wù)數(shù)、任務(wù)棧的大小等設(shè)置。
大部分的μC/OS－II代碼是使用ANSI C語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的，因此μC/OS－II的可移植性較好。盡管如此，仍然需要使用C和匯編語(yǔ)言寫(xiě)一些處理器相關(guān)的代碼。移植工作需要改寫(xiě)的是與處理器相關(guān)的代碼，包括三個(gè)文件：OS_ CPU.H、OS_ CPU_ CC、OS_ CPU_ AASM。重點(diǎn)是任務(wù)堆棧的初始化、任務(wù)切換時(shí)棧指針的調(diào)整。
3.2 OS_ CPU.H
在不同的處理器中有不同的字長(zhǎng)，所以必須重新定義一系列數(shù)據(jù)類(lèi)型以確保移植的正確性。在OS_ CPUH文件中應(yīng)完成：數(shù)據(jù)類(lèi)型的重新定義、堆棧數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義、堆棧增長(zhǎng)方向的定義、臨界區(qū)開(kāi)/關(guān)中斷的方法、任務(wù)切換函數(shù)OS_TASK_SW的宏定義。
(1)數(shù)據(jù)類(lèi)型的聲明：在VC33中所有的整型數(shù)據(jù)(char、short、int、long)為相同的類(lèi)型，用32位表示。浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)(float、double)為相同類(lèi)型，在VC33中用32位單精度浮點(diǎn)數(shù)表示。數(shù)據(jù)類(lèi)型的重定義：
typedef unsigned char BOOLEAN;
typedef unsigned char INT8U;
typedef signed char INT8S;
typedef float FP32;
typedef double FP64;
(2)VC33棧的數(shù)據(jù)寬度為32位，采用上面重定義過(guò)的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行定義，確保棧數(shù)據(jù)類(lèi)型的一致性。棧的數(shù)據(jù)類(lèi)型聲明：
typedef INT32U OS_ STK;
(3)μC/OS－II訪(fǎng)問(wèn)代碼的臨界區(qū)時(shí)需要先禁止中斷，并且在訪(fǎng)問(wèn)完畢后重新允許中斷。μC/OS－II利用兩個(gè)宏來(lái)禁止和允許中斷，通過(guò)狀態(tài)寄存器的中斷使能位開(kāi)關(guān)中斷。
cregister unsigned int ST； /＊聲明CPU內(nèi)部寄存器＊/
＃define OS_ ENTER_ CRITICAL() asm(“ANDN 2000H, ST ")； /＊清中斷使能位＊/
＃define OS_ EXIT_ CRITICAL() asm(“OR 2000H, ST ")； /＊置中斷使能位＊/
3.3 OS_ CPU_ C.C
在OS_ CPU_ C.C文件中主要完成的是OSTaskStkInit()函數(shù)，其余五個(gè)函數(shù)可以不進(jìn)行處理。OSTaskStkInit()函數(shù)完成任務(wù)棧的初始化，使得任務(wù)棧的結(jié)構(gòu)看起來(lái)如同在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生過(guò)一次中斷并將所有寄存器保存到堆棧一樣。不同的編譯器在函數(shù)調(diào)用時(shí)會(huì)有不同的入棧方法，如：參數(shù)和返回地址入棧順序、參數(shù)之間入棧的順序、參數(shù)利用寄存器還是堆棧保存等。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)還需要根據(jù)編譯器的要求進(jìn)行調(diào)整。
CCS函數(shù)調(diào)用時(shí)堆棧規(guī)則為：先將參數(shù)從左往右入棧、然后是函數(shù)返回地址入棧。依照此規(guī)則設(shè)計(jì)任務(wù)棧初始結(jié)構(gòu)如圖2。VC33共有28個(gè)寄存器，程序中應(yīng)將寄存器全部入棧，在OSTaskStkInit中實(shí)現(xiàn)：
{
OS_ STK ＊stk; /＊定義棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＊/
opt=opt;
stk=(OS_ STK ＊)ptos; /＊裝入棧頂指針＊/
＊stk=(OS_ STK)pdata; /＊參數(shù)入棧＊/
＊＋＋stk=(OS_ STK)task; /＊任務(wù)返回地址＊/
＊＋＋stk=(OS_ STK)task; /＊中斷返回地址＊/
＊＋＋stk=(OS_ STK)0x2000; /＊狀態(tài)寄存器，開(kāi)中斷＊/ 其余CPU寄存器全部入棧，并初始化為0
}
3.4 OS_ CPU_ A.ASM
在OS_ CPU_ AASM文件中要求用戶(hù)編寫(xiě)四個(gè)簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言函數(shù)：OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OSTickISR()。這四個(gè)函數(shù)具有完全相同的公共部分：寄存器入棧和寄存器出棧。只要按照上面設(shè)計(jì)好的棧結(jié)構(gòu)進(jìn)行就可以了。注意的是VC33的R0到R7是擴(kuò)展精度寄存器，具有40位。在入棧和出棧時(shí)均需要用兩句話(huà)完成，如下：
入棧： 出棧：
PUSH R0 POPF R0
PUSHF R0 POP R1
而OSIntCtxSw函數(shù)具有特殊部分，該函數(shù)用于從中斷返回時(shí)進(jìn)行任務(wù)切換，由于在調(diào)用_ OSIntCtxSw函數(shù)前已經(jīng)發(fā)生了中斷，中斷服務(wù)程序已經(jīng)將CPU寄存器保存到堆棧中了，所以此處不再進(jìn)行寄存器保存。同時(shí)還要進(jìn)行棧指針的調(diào)整，去掉堆棧中一些不需要的內(nèi)容，然后再將寄存器全部出棧。由于該函數(shù)是μC/OS－II中唯一的與編譯器相關(guān)的函數(shù)，所以在移植后必須利用多次任務(wù)切換檢查棧指針是否正確調(diào)整。
3.5 時(shí)鐘中斷源初始化
μC/OS－II還要求用戶(hù)提供一個(gè)時(shí)鐘資源，用于實(shí)現(xiàn)時(shí)間延時(shí)和確認(rèn)超時(shí)。根據(jù)APCI5096的硬件設(shè)置，需要在三個(gè)文件中進(jìn)行時(shí)鐘資源的設(shè)置。
(1)OS_ CPU_ AASM：
APCI5096中，已將VC33的定時(shí)器1用于測(cè)頻通道，因此利用未被占用的定時(shí)器0產(chǎn)生定時(shí)中斷。實(shí)現(xiàn)方法為在TINT0的中斷向量入口處放一跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到自己寫(xiě)的OSTickISR。
sect “TINT0_ vector"
TINT0 br _ OSTickISR
(2)CMD文件
將TINT0跳轉(zhuǎn)到OSTickISR后，還應(yīng)再指定TINT0的向量入口地址。APCI5096板上的VC33被設(shè)置為BootLoader方式，在該方式下TINT0的入口地址固定在0x809FC9。在CMD文件的SECTIONS段指定如下：
TINT0_ vector： 0x809FC9
(3)MainC文件
μC/OS－II要求用戶(hù)在OSStart()運(yùn)行后，μC/OS－Ⅱ啟動(dòng)運(yùn)行的第一個(gè)任務(wù)中初始化節(jié)拍中斷。自己編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)TimerInit()，并在第一個(gè)任務(wù)開(kāi)始處調(diào)用該函數(shù)完成定時(shí)器0的初始化。函數(shù)中TIM0_ XXX代表的是定時(shí)器0的三個(gè)寄存器的地址，在完成對(duì)定時(shí)器0的設(shè)置后還要打開(kāi)全局中斷和時(shí)鐘中斷。
{
＊TIM0_PRD= 0x7530; /＊設(shè)置周期為1KHZ＊/
＊TIM0_CNT=0;
＊TIM0_CTL=0x2C1; /＊啟動(dòng)時(shí)鐘＊/
ST|=0x2000; /＊打開(kāi)中斷＊/
IE|=0x100; /＊打開(kāi)時(shí)鐘中斷＊/
}
四、測(cè)試、編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序
做完以上工作以后，就要測(cè)試移植是否成功。最初測(cè)試時(shí)，可以先運(yùn)行操作系統(tǒng)本身，調(diào)度一些簡(jiǎn)單的任務(wù)和時(shí)鐘節(jié)拍中斷任務(wù)。主要測(cè)試系統(tǒng)本身的正確性，如果調(diào)試成功就可以在上面繼續(xù)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序和添加應(yīng)用程序。
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