北航ARM9嵌入式系统实验 实验三 uCOS-II实验

实验三 uCOS-II实验

一、实验目的

在内核移植了uCOS-II 的处理器上创建任务。

二、实验内容

1）运行实验十，在超级终端上观察四个任务的切换。

2）任务1~3，每个控制“红”、“绿”、“蓝”一种颜色的显示，适当增加OSTimeDly()的时间，且优先级高的任务延时时间加长，以便看清三种颜色。 3）引入一个全局变量 BOOLEAN ac_key，解决完整刷屏问题。

4）任务4管理键盘和超级终端，当键盘有输入时在超级终端上显示相应的字符。

三、预备知识

1）掌握在 EWARM 集成开发环境中编写和调试程序的基本过程。 2）了解 ARM920T 处理器的结构。 3）了解 uCOS-II 系统结构。

四、实验设备及工具

1）2410s教学实验箱

2）ARM ADS1.2集成开发环境 3）用于ARM920T的JTAG仿真器 4）串口连接线

五、实验原理及说明

所谓移植，指的是一个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运行。虽然uCOS-II的大部分源代码是用C语言写成的，仍需要用C语言和汇编语言完成一些与处理器相关的代码。比如：uCOS-II在读写处理器、寄存器时只能通过汇编语言来实现。因为uCOS-II 在设计的时候就已经充分考虑了可移植性，所以，uCOS-II的移植还是比较容易的。

要使uCOS-II可以正常工作，处理器必须满足以下要求： （1）处理器的C编译器能产生可重入代码

可重入的代码指的是一段代码（如一个函数）可以被多个任务同时调用，而不必担心会破坏数据。也就是说，可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用，影响函数中的数据。

（2）在程序中可以打开或者关闭中断

在uCOS-II中，可以通过OS_ENTER_CRITICAL()或者OS_EXIT_CRITICAL()宏来控制系统关闭或者打开中断。这需要处理器的支持,在ARM920T的处理器上，可以设置相应的寄存器来关闭或者打开系统的所有中断。

（3）处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10Hz～1000Hz之间） uCOS-II是通过处理器产生的定时器的中断来实现多任务之间的调度的。在ARM920T的处理器上可以产生定时器中断。

（4）处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈。

（5）处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器存储和读出到堆栈（或者内存）的指令。

uCOS-II进行任务调度的时候，会把当前任务的CPU寄存器存放到此任务的堆栈中，然后，再从另一个任务的堆栈中恢复原来的工作寄存器，继续运行另一个任务。所以，寄存器的入栈和出栈是uCOS-II多任务调度的基础。

下图说明了 uC/OS 的结构以及它与硬件的关系

uCOS-II硬件和软件体系结构

2）uCOS-II在S3C2410X上的移植

（1）设置os_cpu.h中与处理器和编译器相关的代码

包括与编译相关的数据类型，用于实现开关中断的OS_ENTER_CRITICAL和OS_EXIT_CRITICAL两个函数，制定堆栈生长方式的OS_STX_GROWTH.

（2）用C语言编写6个操作系统相关的函数（OS_CPU_C.C）

OSTaskSTKInit堆栈结构初始化函数、OSTaskCreateHook该函数允许用户或使用移植实例的用户扩展uCOS-II功能、OSTaskDelHook任务删除时调用、OSTaskSWHook任务切换时调用、OSTaskStatHook统计功能扩展，OSTimeTickHook时钟节拍时会被调用。

（3）用汇编语言编写4个与处理器相关的函数（OS_CPU.ASM）

OSStartHighRdy运行优先级最高的就绪任务、OS_TASK_SW任务级的任务切换函数、OSIntCtxSw中断级的任务切换函数、OSTickISR时钟节拍中断。

（4）时钟节拍中断功能实现

多任务操作系统的任务调度是基于时钟节拍中断的，uCOS-II也需要处理器提供一个定时器中断来产生节拍，借以实现时间的延时和期满功能。但在本系统移植uCOS-II时，时钟节拍中断的服务函数并非uCOS-II文献中提到的

OSTickISR()，而直接是C 语言编写的OSTimeTick()。本系统uCOS-II 移植时占用的时钟资源是TIMER1。

在平台初始化函数ARMTargetInit()中，调用uHALr_InitTimers()函数初始化TIMER4相关寄存器；调用uHALr_InstallSystemTimer(void)开始系统时钟，其中通过语句SetISR_Interrupt(IRQ_TIMER4, TimerTickHandle, NULL)将

TimerTickHandle函数设置为TIMER4 的中断服务函数。这些函数在文件UHAL.C 以及ISR.C中。

程序中必须在开始多任务调度之后再允许时钟节拍中断，即在OSStart()调用过后，uCOS-II运行的第一个任务中启动节拍中断。如果在调用OSStart()启动多任务调度之前就启动时钟节拍中断，uCOS-II运行状态可能不确定而导致崩溃。

本系统是在系统任务SYS_Task中调用uHALr_InstallSystemTimer()函数设置TIMER4的IRQ中断的，从而启动时钟节拍。SYS_Task()在文件OSAddTask.C中定义，用户不必创建。

（5）硬件初始化和配置文件

STARTUP目录下的文件还包括中断处理，时钟，串口通信等基本功能函数。

在文件main.c 中给出了应用程序的基本框架，包括初始化和多任务的创建，启动等。

任务创建方法如下：

A、在程序开头定义任务堆栈，任务函数声明和任务优先级： OS_STK TaskName_Stack[STACKSIZE]={0, }; //任务堆栈 void TaskName(void *Id); //任务函数 #define TaskName_Prio N //任务优先级

B、在main()函数中调用OSStart()函数之前用下列语句创建任务： OSTaskCreate(TaskName,(void*)0,(OS_STK*)&TaskName_Stack[STACKSIZE-1],TaskName_Prio);

OSTaskCreate()函数的原型是：INT8U OSTaskCreate (void (*task)(void *pd), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT8U prio);

需要将任务函数TaskName，任务堆栈TaskName_Stack，任务优先级TaskName_Prio三个参数传给OSTaskCreate()函数。根据任务函数的内容决定堆栈大小，宏STACKSIZE定义为4KB，可以在此基数上乘倍。任务优先级越高，TaskName_Prio值越小；uCOS-II可以管理64个任务，由OSInit()创建的空闲任务的优先级最低为63；uCOS-II保留4个最高和4个最低优先级，用户任务可以使用其余56个优先级值。

C、编写任务函数内容： void TaskName(void *Id) {

//添入任务初始化语句 for(;;)

{ //添入任务循环内容

OSTimeDly(SusPendTime);//挂起一定时间，以使其他任务可以占用CPU } }

uCOS-II至少要有一个任务，这里已经创建一个系统任务SYS_Task，启动系统时钟和多任务切换。为了验证uCOS-II多任务切换的进行，再编写两个简单的

任务，分别在超级终端上输出。

（6）以上任务完成后便可以编译并移植uCOS-II

六、实验步骤

1）以实验十为模板，将实验六 inc目录下的LCD320.H 和src目录下的LCD640.C拷到 模板下的相应目录，将LCD640.C加入工程中。

2）包含以下头文件 #include “inc/lcd320.h”。

3）改LCD640.C 文件中包含头文件的路径 。 #include \ 4）声明引用的变量 extern U32 LCDBufferII2[LCDHEIGHT][LCDWIDTH];

七、主程序

#include\ /* uC/OS interface */ #include \#include \#include \#include \#include #include #include \

//#pragma import(__use_no_semihosting_swi) // ensure no functions that use semihosting

OS_EVENT *MboxSem;

///******************任务定义***************///

/*OS_STK SYS_Task_Stack[STACKSIZE]= {0, }; //system task刷新任务堆栈 #define SYS_Task_Prio void SYS_Task(void *Id);*/

OS_STK task1_Stack[STACKSIZE]={0, }; //Main_Test_Task堆栈 void Task1(void *Id); //Main_Test_Task #define Task1_Prio 12

OS_STK task2_Stack[STACKSIZE]={0, }; //test_Test_Task堆栈 void Task2(void *Id); //test_Test_Task

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