μC／OS-III在Cortex-M3处理器上的移植 01 应用程序, 处理器, 嵌入式, 优先级, 操作系统

samwalton

μC/OS-III是一款基于优先级调度的抢占式实时内核，Micrium公司于2011年8月公开了μC/OS-III的源码，其源码遵循ANSIC标准，因而具有良好的移植性，相信其将会被移植到越来越多的处理器体系上。本文主要完成基于Cortex-M3处理器的μC/OS-III移植，通过本次移植，加深对嵌入式操作系统原理的理解。此外，在μC/OS-III移植成功的基础上进行嵌入式应用程序开发，可以把主要精力集中到应用程序上，而硬件资源交由μC/OS-III管理，从而使得嵌入式应用程序更易开发和维护，在嵌入式软硬件结构变得越来越复杂的今天具有现实意义。
   
    1 μC/OS-III和Cortex-M3特点
   
    相对以前的版本，μC/OS-III最大改进之处在于允许多个任务运行于同一优先级上，相同优先级的任务按时间片轮转调度，内核对象的数量不受限制，以及接近于零的中断禁用时钟周期。
   
    Cortex-M3是ARM公司推出的基于armv7-M架构的内核，主要针对高性能、低成本和低功耗的嵌入式应用。Cortex-M3拥有固定的存储器映射，采用更高效的NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）、更简单的堆栈以及更高性能的指令集，且NVIC（包括SysTick）的寄存器位置固定，极大地方便了μC/OS-III的移植及在基丁Cortex-M3内核的处理器之间的迁移。
   
    2 移植
   
    2.1 移植方案
   
    本文移植μC/OS-III内核的版本为V3.02.00,其源代码下载地址见参考文献。选用意法半导体（ST）公司生产的基于Cortex-M3内核的STM32F103RBT6微控制器作为硬件实验平台，而编译环境采用RealViewMDK V3.5.
   
    Cortex-M3支持两种特权级别：特权级和用户级，μC/OS-III内核和用户代码都运行于特权级下。Cortex-M3还支持两个栈指针MSP和PSP,μC/OS-III内核和ISR（Interrupt Service Routine）使用MSP,μC/OS-III的任务则使用PSP.
   
    首先针对Conex-M3处理器的特性编写与内核、CPU和BSP（Board Support Package）相关的源代码，然后创建若干个简单的用户任务，在具体的硬件平台上测试移植后的μC/OS-III.
   
    2.2 内核相关
   
    2.2.1 编写os_cpu.h
   
    os_cpu.h头文件主要是对上下文切换函数和时间戳获取函数进行宏定义。μC/OS-III的上下文切换包括两种类型：任务级上下文切换OS_TASK_SW（）和中断级上下文切换OSIntCtxSw（）。它们使用相同的代码置位ICSR.PENDSVSET以悬起PendSV异常，由PendSV的ISR“缓期执行”上下文切换。
   
    OS_TS_GET（）的作用是获取当前时间戳，若使能μC/OS-III的时间戳功能，则将OS_TS_GET（）宏定义为CPU_TS_TmrRd（），否则简单地宏定义为0.