μC／OS-II操作系統(tǒng)是一種搶占式多任務(wù),、單內(nèi)存空間、微小內(nèi)核的嵌入式操作系統(tǒng),，具有高效緊湊的特點,。它執(zhí)行效率高，占用空間小,，可移植性強,，實時性能良好且可擴展性強。采用μC／OS-II實時操作系統(tǒng),，可以有效地對任務(wù)進行調(diào)度,；對各任務(wù)賦予不同的優(yōu)先級可以保證任務(wù)及時響應(yīng)；采用實時操作系統(tǒng),，降低了程序的復(fù)雜度,，方便程序的開發(fā)和維護。μC／OS-11非常適合應(yīng)用在一些小型的嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用場合,，在家用電器,、機器人、工業(yè)控制,、航空航天,、軍事科技等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
單片機,、ARM,、FPGA與μC／OS-II操作系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)一些具體功能，是目前嵌入式應(yīng)用中比較常見的,。在這些應(yīng)用中,，基礎(chǔ)性的工作就是操作系統(tǒng)的移植。本文選取使用較多的51單片機,、LPC2210,、NiosII三種處理器進行介紹。
1 μC／OS-II操作系統(tǒng)移植條件
μC／OS-II操作系統(tǒng)的大部分源代碼都是用C語言書寫的,，但仍需使用匯編語言來完成一些和處理器相關(guān)的操作,，例如讀寫處理器、寄存器時只能使用匯編語言來實現(xiàn),。因此,，將μC／OS-II操作系統(tǒng)移植到目標(biāo)處理器上，需要從硬件和軟件兩方面來考慮,。
硬件方面,，目標(biāo)處理器需滿足以下條件：
①處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；
②用C語言可以開／關(guān)中斷,；
③處理器支持中斷,，并且能夠產(chǎn)生定時中斷(通常在10～1 000 Hz之間)；
④處理器能夠支持容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧,；
⑤處理器有將堆棧指針和其他寄存器讀出和存儲到堆?；騼?nèi)存中的指令。
軟件方面,，主要關(guān)注的是一些與處理器相關(guān)的代碼移植,，其分布在OS_CPU．H、OS_CPU_C．C和OS_CPU_A．ASM這3個不同的文件中,。
2 目標(biāo)處理器硬件支持
51單片機,、LPC2210、NiosII三種處理器在硬件方面均能滿足μC／OS-II操作系統(tǒng)的移植要求,。
51單片機：選擇Keil公司的集成開發(fā)環(huán)境作為開發(fā)工具,，因為該集成開發(fā)環(huán)境的C51編譯器能產(chǎn)生可重入型代碼，且用C語言就可以開／關(guān)中斷,。同時具有一定數(shù)量的堆棧和操作相關(guān)寄存器的指令,。
LPC2210：采用ARM7微控制器可以滿足上述②、④,、⑤,，而ADS1．2的C編譯器可以滿足①、③的要求,。
NiosII處理器：Nios處理器可以配置成最多支持64個中斷,，包括外部硬件中斷,、內(nèi)部中斷以及TRAP(調(diào)試中斷)。Nios II處理器可以配置使用32位內(nèi)部定時器,，通過用軟件控制寫入幾個控制寄存器的內(nèi)容來獲得定時工作,，與一般的定時器工作原理相同，可以產(chǎn)生定時中斷,。Nios處理器可以外接存儲器,。以使用的DE2開發(fā)板為例，外接512 KB SRAM資源,，可提供足夠的數(shù)據(jù)硬件堆棧,。NioslI 8．0 IDE采用GNU編譯器，支持C／C++的編譯,、鏈接產(chǎn)生重入代碼,，允許在C語言中嵌入?yún)R編語言。
3 軟件移植過程
3．1 OS_CPU．H的實現(xiàn)
OS_CPU．H文件包括了用#define語言定義的與處理器相關(guān)的常數(shù),、宏以及數(shù)據(jù)類型。
在上述三種處理器采用的不同編譯器中,，數(shù)據(jù)類型的定義是相同的,，在此不做具體介紹。
在OS_CPU．H中定義與處理器相關(guān)的宏,，主要是進入臨界區(qū)的OS_ENTER_CRITICAL()和退出臨界區(qū)的OS_EXIT_CRITICAL(),。
在Keil編譯器中，EA是總中斷,。
#define OS_ENTER_CRITICAL() EA=0,；／／關(guān)中斷
#define OS_EXIT_CRITICAL() EA=1；／／開中斷
在ADS編譯器中定義為軟件中斷函數(shù),，并編寫軟件中斷處理代碼實現(xiàn)開／關(guān)中斷,。
_swi(0x00)viod OS_TASK_SW(viod)；／／任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù)
_swi(0x00)viod OS_ENTER_CRITICAL(viod),；／／關(guān)中斷
_swi(0x00)viod OS_EXIT_CRITICAL(viod),； ／／開中斷
在NiosII 8．0 IDE編譯器中：
#define OS_ENTER_CRITICAL() asm(“PFX 8＼n WRCTL％g0；”) ／／關(guān)中斷
#define OS_EXIT_CRITICAL() asm(“PFX 9＼n WRC TL％g 0,；”) ／／開中斷
堆棧的增長方向通過設(shè)置OS_STK_GROWTH為0或者1來確定,。51單片機中只能設(shè)置為0，表示堆棧是從下往上增長的,。LPC2210中則可以設(shè)置成0或者1,。NiosII中則只能設(shè)置成1，表示堆棧是從上往下增長的,。
3．2 OS_CPU_C．C的實現(xiàn)
OS_CPU_C．C中,，主要應(yīng)改寫堆棧初始化函數(shù)OS-TaskStkIint()。必須根據(jù)移植時統(tǒng)一定義的任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu)進行初始化，其他9個鉤子函數(shù)只需說明即可,。也可根據(jù)移植時用戶自己的需要,，編寫相應(yīng)的操作代碼。
以LPC2210為例,，堆?？臻g從高到低依次存放著PC，LR,，R12,，R11，…,，R1,，R0，CPSR,，OsEnterSum,。每個任務(wù)都有獨立的OsEnterSum，在任務(wù)切換時保存和恢復(fù)各自的OsEnterSum值,。各個任務(wù)開／關(guān)中斷的狀態(tài)可以不同,，這樣實現(xiàn)了開／關(guān)中斷的嵌套。
關(guān)于51單片機和NiosII處理器的這部分移植,，請參看參考文獻,。3．3 OS-CPU-A．S的實現(xiàn)
這部分需要對處理器的寄存器進行操作，所以必須用匯編語言編寫,。μC／OS-II移植要求用戶編寫4個簡單的匯編語言函數(shù)：OSStartHighRdy(),、OSCtxSw()、OS-IntCtxSw(),、OSTickISR(),。
OSStartHighRdy()的任務(wù)是進行任務(wù)調(diào)度和切換；OSCtxSw()的任務(wù)是強制CPU進行寄存器和程序計數(shù)器的切換,；OSIntCtxSw()的任務(wù)是在中斷返回時進行任務(wù)切換,；OSTickISR()是時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序，用來實現(xiàn)時間的延遲和超時功能,。
以O(shè)SStartHighRdy()任務(wù)調(diào)度和切換函數(shù)為例,，介紹3種處理器移植代碼。
(1)51單片機
OSStartHighRdy：
結(jié) 語
51單片機,、LPC2210,，NiosII三種處理器在目前的嵌入式應(yīng)用方面有著廣闊的市場前景。將μC／OSs-II操作系統(tǒng)移植到這三種以及其他處理器上,，能夠更好地保證系統(tǒng)運行時的穩(wěn)定性和實時性,，而且該操作系統(tǒng)代碼少,，易于掌握和移植。
本文所介紹的μC／OS-II操作系統(tǒng)在3種處理器上的移植是筆者在實際學(xué)習(xí)過程中,，進行的梳理和小結(jié),，對初學(xué)者有一定的參考價值。