μC/OS-II下中断服务程序和外设驱动的开发 1 微处理器, 源代码, 单片机, 代表性, 可靠性

samwalton

在嵌入式应用中，使用RTOS的主要原因是为了提高系统的可靠性，其次是提高开发效率、缩短开发周期。        μC/OS-II是一个占先式实时多任务内核，使用对象是嵌入式系统，对源代码适当裁减，很容易移植到8~32位不同框架的微处理器上。但μC／OS-II仅是一个实时内核，它不像其他实时操作系统(如嵌入式Linux)那样提供给用户一些API函数接口。在μC／OS-II实时内核下，对外设的访问接口没有统一完善，有很多工作需要用户自己去完成。串口通信是单片机测控系统的重要组成部分，异步串行口是一个比较简单又很具代表性的中断驱动外设。本文以单片机中的串口为例，介绍μC／OS—II下编写中断服务程序以及外设驅动程序的一般思路。
      1 μC／OS-II的中断处理及51系列单片机中断系统分析
       μC／OS-II中断服务程序(ISR)一般用汇编语言编写。以下是中断服务程序的步骤。

       ·保存全部CPU寄存器；调用OSIntEnter()或OSIntNesting(全局变量)直接加1；
执行用户代码做中断服务；
       ·调用0SIntExit()；
       · 恢复所有CPU寄存器；
       · 执行中断返回指令。
       μC／OS-II提供两个ISR与内核接口函数；OSIntEnter（）和OSIntExit（）。OSIntEnter（）通知μC／OS—II核，中断 服务程序开始了。事实上，此函数做的工作是把一个全局变量OSIntNesting加1，此中断嵌套计数器可以确保所有中断处理完成后再做任务调度。另一个接口函数OSIntExit（）则通知内核，中断服务已结束。根据相应情况，退回被中断点（可能是一个任务或者是被嵌套的中断服务程序）或由内核作任务调度。
       用户编写的ISR必须被安装到某一位置，以便中断发生后，CPU根据相应的中断号运行准确的服务程序。许多实时操作系统都提供了安装和卸载中断服务程序的API接口函数，但μC／OS—II内核没有提供类似的接口函数，需要用户在对CPU的移植中自己实现。这些接口函数与具体的硬件环境有关，接下来以51单片机下的中断处理对此详细说明。
       51单片机的中断基本过程如下：CPU在每个机器周期的S5P2时刻采样中断标志，而在下一指令周期将对采样的中断进行查询。如果有中断请求，则按照优先级高低的原则进行处理。响应中断时，先置相应的优先级激活触发器于相应位，封锁同级或低级中断，然后根据中断源类别，在硬件控制下，将中断地址压入堆栈，并转向相应的中断向量入口单元。通常在入口单元处放一跳转指令，转向执行中断服务程序．当执行中断返回指令RETI时，把响应中断时所置位的优先级激活触发器清零后，从堆栈中弹出被保护的断点地址，装入程序计数器PC，CPU返回原来被中断处继续执行程序。
       在移植的过程中，采用Keil C51作为编译环境。KeilC5l集成C编译和汇编器。中断子程序用汇编语言编写，放到移植μC／0S—II后的OS_CPU_A.ASM汇编文件中。下面是以串行口中断为例的移植中断服务子程序代码。
       CSEGAT0023H ；串口中断响应入口地址
       LJMPSerialISR；转移到串口中断子程序入口地址
       RSEG　PR　SeriallSR　OS_CPU_A
       SerialISR：
       USINGO
       CLR EA ；先关中断，以防中断嵌套
       PUSHALL ；已定义的压栈宏，用于将
；CPU寄存器的值压入堆栈
       LCALL_OSIntEnter ；监视中断嵌套
       LCALL_Serial ；串口中断服务程序
       LCALL_OSintExlt
       SETBEA
       POPALL；已定义的出栈宏，将CPU寄存器的值出栈
       RETI
       2 串口驱动程序
       笔者已在5l单片机上成功移植了μC／0S-II内核，移植过程在此不再讨论。这里重点分析μC／0S—II内核下串口驱动程序编写。