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OS在ARM单片机S3C44B0x上的移植

发布时间:2020-06-30 22:12:57 阅读: 来源:岩棉彩钢夹芯板厂家

引 言

本文引用地址:目前,嵌入式系统在工业控制、家用电器、移动通信、PDA等各种领域得到了越来越广泛的应用。由于用户对嵌入式产品的性能要求越来越高,程序设计也变得越来越复杂,这就需要一个通用的嵌入式实时操作系统来对其进行管理和控制。对移植了操作系统的嵌入式系统进行设计和开发,可以大大减小程序员的负担,对于不同的应用可以按照相同的步骤来完成系统的设计。

μC/OS-Ⅱ是一种简单高效、源代码公开的嵌入式实时操作系统,具有良好的可扩展性和可移植性,被广泛的应用到各种嵌人式处理器上。μCOS-Ⅱ操作系统拥有可固化,可裁剪,可剥夺性的实时内核,可同时管理64个系统任务。利用移植μCOS-Ⅱ操作系统的嵌入式微处理器来设计和开发产品,对于提高产品的性能,减少产品的开发周期和降低开发成本有着重要的意义。在此较详细地分析和介绍了嵌入式实时操作系统μCOS-Ⅱ在ARM系列单片机S3C44B0x上的移植过程。

1 μCOS-Ⅱ概述

μCOS-Ⅱ是一种源代码公开、结构小巧、具有可剥夺性实时内核的嵌入式实时操作系统。μCOS-Ⅱ是用ANSI的C语言编写的,包含一小部分汇编语言代码,使之可供不同架构的微处理器使用,至今,从8位到64位,μCOS-Ⅱ已在超过40种不同架构的微处理器上运行。μCOS-Ⅱ是专门为嵌入式应用而设计的,它包含了任务调度,任务管理,时间管理,内存管理和任务问的通信和同步等基本功能。μCOS-Ⅱ拥有一个可移植、可固化、可裁剪的实时内核,它具有执行效率高,占用空间小,实时性能优良和可扩展性强等特点,被广泛地移植应用到各种嵌入式微处理器中。

2 S3C44B0处理器概述

S3C44B0x微处理器采用高性能、低功耗的32位RISC内核ARM7TDMI。 同时,S3C44B0x在ARM7TDMI核的基础上,扩展了一系列的外围器件,使系统成本及外围器件数目降低至最低,这些功能部件分为CPU单元,系统时钟管理单元,存储单元和系统功能接口单元,片上集成的主要功能如下:

在ARM7TDMI基础上增加了8 KB的CACHE;外部扩充存储器控制器;LCD控制器,并带有1个LCD专用DMA通道;2个通用DMA通道,2个带外部请求引脚的DMA;2个带有握手协议的UART,1个SIO;1个I2C总线控制器;5个PWM定时器及1个内部定时器;1个看门狗定时器;71个通用可编程I/O口,8个外部中断源;功耗控制模式:正常、低、休眠和停止;8路10位ADC;具有日历功能的RTC;PLL时钟发生器等。

3 嵌入式操作系统μCOS-Ⅱ的移植

3.1 移植μCOS-Ⅱ的条件

所谓移植,就是使一个实时内核能在其他的微处理器或微控制器上运行。为方便移植,大部分μCOS-Ⅱ的代码都是用C语言编写的,但是仍需要用C语言和汇编语言编写与处理器硬件相关的代码,这是因为μCOS-Ⅱ在读/写处理器的寄存器时,只能通过汇编语言来实现,要使μCOS- Ⅱ正常运行,处理器必须满足以下要求:

(1)处理器的C编译器能产生可重人型代码;

(2)处理器支持中断,并且能产生定时中断(通常为10~100 Hz);

(3)用C语言就可以开/关中断;

(4)处理器能支持一定数量的数据存储硬件堆栈;

(5)处理器有将堆栈指针以及其他CPU寄存器的内容读出、并存储到堆栈或内存中去的指令。

ARM系列单片机S3C44B0x满足以上的条件。所以可以将μCOS-Ⅱ移植应用到S3C44B0x。

3.2 搭建移植环境

本次移植在如下的环境中完成:

(1)编译工具采用ARM公司的ADS 1.2。ADS全称为ARM Developer Suite,是ARM公司推出的新一代ARM集成开发工具。现在ADS的最新版本是1.2,它取代了早期的ADS 1.0和ADS 1.1。ADS 1.2由命令行开发工具,ARM实时库,GUI开发环境,实用程序和支持软件组成。有了这些部件,用户就可以非常方便地为ARM系列的处理器编写和调试自己的应用程序了。

(2)目标板采用杭州立宇泰公司生产的S3C44B0x开发板,主机通过JTAG连接目标板以建立交叉开发调试环境。

3.3 μCOS-Ⅱ的移植

μCOS-Ⅱ的硬件/软件体系结构如图1所示,对μCOS-Ⅱ的移植其实就是对与处理器有关的代码进行重新编写或修改。

由图1可知,移植μCOS-Ⅱ实际上就是分别对OSCPU.H,OS_CPU_M和OS_CPU_C.C这三个文件进行重新编写或修改。由于在本次移植中是将μCOS-Ⅱ移植到ARM系列单片机S3CA4B0x中,接下来将结合S3CA4B0x微处理器的特性来具体介绍本次移植过程中所做的主要工作。

(1)移植OS_CPU.H文件

OS CPU.H文件中包括了用#define定义的与处理器相关的常量和类型的定义,与μCOS-Ⅱ所定义的变量类型相一致;定义开/关中断的宏 OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()来保护临界段代码免受多任务或中断服务例程的干扰;定义栈的增长方向,在本次移植中栈的增长方向被定义为从上往下增长,OS_STK_GROWTH的值定义为1。在移植该文件时,需要编写和修改的部分代码如下所示:

①设置与编译器相关的数据类型

③设置堆栈的增长方向

绝大多数的微处理器和控制器的堆栈是从上往下增长的,但是也有一些处理器和控制器的堆栈增长方向是从下往上增长的μCOS-Ⅱ被设计成这两种情况都可以处理,只要在结构常量OS_STK_GROWTH中指定堆栈的增长方式即可。在本次移植中堆栈的增长方向被设置成从上往下增长。

(2)移植OS_CPU_C.C文件

在该文件中需要编写10个简单的C函数它们分别是:

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