uC/OSII在C8051F020单片机上的移植

1 uC/OS-II的版别和C8051F020单片机的集成开发环境
µC/OS-II内核运用了V2.52版别。尽管Silicon Lab公司免费供给C8051F系列单片机的集成开发环境，我们运用习气，笔者仍是挑选了µVision2 V2.38A版别，C编译器版别是C51.exe V7.06，汇编器的版别是A51.exe V7.07。适配器运用Silicon Lab公司的EC2，需求阐明的是，要在Keil uVision2 IDE中调试C8051F系列单片机，有必要装置动态链接库。
2 uC/OS-II在C8051F020单片机上的移植
移植作业便是更改OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM这几个文件。在阐明这几个文件之前，先阐明两点注意事项。（1）可重入函数。单片机内部仓库空间有限，C51供给一种紧缩栈的办法，当递归调用这个函数时，会导致变量被掩盖，所以在实时运用中，要用关键字reentrant将函数声明成可重入函数，把每次函数调用时的局部变量独自保存起来。但函数中不可以运用BOOL变量，我们在LARGE编译形式下，KEIL默许将一切变量定位到外部RAM的最高处，而MCS-51系列的MCU中只需内部20H-2FH的地址可以位寻址。（2）C51的关键字和uC/OS-II界说变量的对立。“pdata”、“data”在uC/OS-II中用做一些函数的形参，但它一起又是C51的关键字，在编译时导致语法过错，经过把“pdata”改成“ppdata”，“data”改成“ddata”处理了此问题。
2.1 OS_CPU.H文件
这个文件首要是与处理器相关的宏界说和数据类型声明。如前面说到的，不能运用bit型变量，把BOOLEAN型界说成unsigned char型。别的8位MCU数据宽度和仓库宽度都是8位，别离将OS_STK和OS_CPU_SR界说成unsigned char型。uC/OS-II供给了3种处理临界代码的办法，这儿运用第一种，即经过对寄存器EA开关中止。MCS-51系列MCU的仓库是从下向上递加的，界说OS_STK_GROWTH = 0。
2.2 OS_CPU_C.C文件
这个文件首要是完结OSTaskStkInit（）。在uC/OS-II中，使命是一个无限循环，使命之间也不会相互调用，可是uC/OS-II总是碑文优先级最高的使命，假定当时有一个更高优先级的使命进入安排妥当状况，为了确保本来低优先级使命的完整性，uC/OS-II为每个使命建立了使命仓库，就相当于函数调用时保存回来地址和参数相同，用来保存当时使命的状况，确保使命切换能和函数调用相同正确。只不过函数调用时函数仓库的操作进程是编译器主动完结的，而使命切换时需求模仿一个和编译器相似的使命仓库的操作进程。实际上，uC/OS-II的移植作业首要便是处理这个问题，OSTaskStkInit（）完结使命栈初始化，后边介绍的OS_CPU_A.ASM文件完结3种不同条件下的使命切换操作。
图1列出了运用使命仓库和MCS-51单片机的体系仓库结构，左面是MCS-51单片机的体系仓库，右边是运用使命的仓库。MCS-51单片机体系仓库是满递加栈，界说MCS51Sp为体系仓库指针，界说MCS51SpTop为体系仓库在内部RAM块的开端地址。初始化时把仓库指针指向0x60H地址，即MCS51Sp = MCS51SpTop = 0x60H。需求保存的寄存器共有13个，运用使命入栈操作详细进程如下：（1）、把一切的寄存器压入体系仓库；（2）、核算体系仓库的深度（SP- MCS51SpTop），而且保存到使命仓库的栈顶；（3）把体系仓库一切的内容保存到使命仓库，这儿既包含在（1）中入栈的13个寄存器也包含程序运转时需求保存的参数（斜线填充部分）。运用使命出栈操作详细进程如下：（1）、从使命仓库的栈顶得到要进行出栈的深度；把使命仓库一切内容康复到体系仓库；（2）、把13个寄存器出栈（还剩余程序指针PC）；（3）、碑文RETI指令，把体系仓库中的地址康复到程序指针PC。
过错！链接无效。 图1使命仓库和体系仓库
OSTaskStkInit（）的函数原型为 OS_STK *OSTaskStkInit（void （*task）（void *pd）,void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt）；其间task指向运用使命的开端地址，pdata是运用使命传递的参数指针，ptos是使命仓库的栈顶指针，需求阐明的是，MCS-51单片机的仓库是递加的，所以这个指针应该指向使命仓库的低地址，在OSTaskCreat（）中调用这个函数时opt没有意义，将opt设置为0。OSTaskStkInit（）中，首要保存新建使命栈的开端地址（2个字节），也便是在图1右半部分的虚线部分，我们使命还没有被调度，MCU的状况字并不具有实际意义。
2.3 OS_CPU_A.ASM文件
这个文件包含4个汇编语言函数。OSStartHighRdy（）；OSCtxSw（）；OSIntCtxSw（）；OSTickISR（）。Keil编译器不支撑插入行汇编代码，需求写这4个汇编函数，假如编译器支撑插入行汇编代码，就可以将一切与处理器相关的代码放到OS_CPU_C.C文件中（ARM和DSP的移植便是这样完结的）。
2.3.1 OSStartHighRdy（）
OSStart（）函数调用OSStartHighRdy（），使安排妥当态使命中优先级最高的使命开端碑文，OSStartHighRdy（）移植代码如下：
RSEG ?PR?OSStartHighRdy?OS_CPU_A ; RSEG 挑选现已在SEGMENT界说的段
OSStartHighRdy:
USING 0 ; 挑选作业寄存器组
LCALL _?OSTaskSwHook
MOV R0, #LOW(OSRunning)
MOV @R0,#01 ; OSRunning = TRUE
OSStartHighRdyRpt:
MOV R0,#LOW (OSTCBCur) ; 取TCB指针OSTCBCur。在单片机C语言中，
INC R0 ; 指针占用3个字节，低字节是指针存储类
MOV DPH,@R0 ; 型编码，第二、第三字节别离寄存指针高
INC R0 ; 位、低位地址偏移量。
MOV DPL,@R0
INC DPTR ; 装载OSTCBStkPtr地址到DPTR
MOVX A, @DPTR
MOV R1,A
INC DPTR
MOVX A, @DPTR
MOV R0,A
MOV DPH, R1
MOV DPL, R0
MOVX A, @DPTR ; 出栈第一个字节，即体系仓库深度
MOV R4,A
MOV R0,#OSStkStart
COPY_STK_TO_SYS: ; 把使命仓库的数据康复到体系仓库
INC DPTR
INC R0
MOVX A, @DPTR
MOV @R0, A
DJNZ R4, COPY_STK_TO_SYS
MOV SP, R0 ; 调整体系仓库指针
POPAll
RETI
2.3.2 OSCtxSw（）
这个函数完结使命切换。包含3个进程：（1）把体系仓库保存到当时使命仓库；（2）找出优先级最高的使命；（3）把高优先级使命的仓库康复到体系仓库。在写这部分代码时，只需写前两部分，第3部分的内容和OSStartHighRdy（）简直彻底相同，跳转到OSStartHighRdyRpt开端的部分就可以了。
2.3.3 OSIntCtxSw（）
OSIntExit（）经过调用OSIntCtxSw（），在ISR中碑文使命切换功用。我们OSIntCtxSw（）是在ISR中被调用的，这时处理器寄存器现已被保存到使命仓库。所以只需一条LJMP 指令跳转到OSCtxSw（）函数的进程（2）的进口地址就可以了。
2.3.4 OSTickISR（）
时钟节拍中止服务子程序OSTickISR（）完结的操作和OSCtxSw（）相似，只不过OSTickISR（）是由硬件守时器溢出中止触发的，守时器运用了C8051F020单片机的T0，时钟节拍设置为每秒20次，外部的22.1184MHZ晶体经过2分频作为T0基准，只需在退出这个函数之前加上如下2条指令即可。
MOV TH0, #0x2C
MOV TL0, #0x12
3 测验移植代码
创立的2个测验使命及源码如下：
OSTaskCreate(TestTransplantA, (void *)0, & TestTransplantAStk[0],2);
OSTaskCreate(TestTransplantB, (void *)0, & TestTransplantBStk[0],3);
void TestTransplantA(void *ddata) reentrant
{ ddata=ddata;
for(;;)
{ Uart0Send(0xAA);
OSTimeDly(60*OS_TICKS_PER_SEC);
}
}
void TestTransplantB(void *ddata) reentrant
{ ddata=ddata;
for(;;)
{ Uart0Send(0xBB);
OSTimeDly(30*OS_TICKS_PER_SEC);
}
}
多使命调度开端后，经过超级终端接纳的UART0的数据为：AA BB BB AA BB BB AA BB BB AA BB BB AA BB BB AA BB BB AA ……。
高优先级的使命TestTransplantA（）能首要被调度运转，阐明OSTaskStkInit（）和OSStartHighRdy（）函数是正确的。使命TestTransplantA（）和使命TestTransplantB（）由时钟节拍驱动而周期地被调度，阐明OSCtxSw（）、OSIntCtxSw（）、OSTickISR（）也是正确的。经过以上两点可以以为移植结果是正确的。
4 结束语
在µC/OS-II平台下开发程序，首要要把握内核。经过上述移植进程，可以对使命仓库、使命调度有深刻理解。