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μC/OS-II在51單片機上的移植

作者: 時間:2012-04-27 來源:網絡 收藏

4.1 任務堆棧初始化函數OSTaskStkInit()
此函數是在任務創(chuàng)建函數OSTaskCreat()或OSTaskCreatExt()中調用的。因為系統(tǒng)為每個任務申請了一個數組作為棧,當一個任務運行時,就把堆棧指針指向本任務的棧,任務堆棧初始化函數就是在任務創(chuàng)建時將要創(chuàng)建任務的堆棧進行初始化。但C51的堆棧指針SP是8位的,只能在片內RAM的256個字節(jié)內尋址。因其尋址空間有限且SP唯一,不能像DSP或ARM那樣為每一段程序或每一種模式定義堆棧,需小心管理堆??臻g。為了適應上述情況,需要換一種思路,不是讓SP去指向各任務堆??臻g,而是把各任務堆??臻g的內容復制到系統(tǒng)棧中。至于堆棧數組空間要有多大以及堆棧數組空間里放些什么內容,可以借鑒keil中中斷函數的壓棧情況,當中斷函數不指定寄存器組時,編譯器一般將PC、ACC、B、DPTR、PSW、R0~R7寄存器入棧,其中PC和DPTR是雙字節(jié)的,其它都是單字節(jié)的,一共15個字節(jié),所以把堆棧數組設計成至少15個字節(jié)的,以保證任務所用的寄存器都在堆棧數組中包含著。因為每個數組里放的是寄存器的值,在此就把這每個任務的堆棧數組叫做寄存器數組,暫且把寄存器數組設計成15個字節(jié),依次存放PC、ACC、B、DPTR、PSW、R0~R7。
函數OSTaskStkInit()傳遞4個參數,第1個參數task是所創(chuàng)建任務的起始地址,這個參數須保存到PC在寄存器數組的對應位置,第2個參數ppdata是所創(chuàng)建任務的參數,C51規(guī)則中用R1~R3來傳遞參數指針,這個參數須存放到R1~R3在寄存器數組中的對應位置。第3個參數ptos是棧底指針,從當前地址開始初始化堆棧指針,第4個參數opt是附加參數,一般不用。
4.2 運行等待任務中優(yōu)先級最高任務函數OSStartHighRdy()
此函數在啟動操作系統(tǒng)函數OSStart()的最后一行調用,且此函數不返回,經過此函數后μC/OS接管系統(tǒng)。OSStartHighRdy()不是去調用用戶任務函數,而是讓PC指針指向任務函數首地址。且任務函數的傳遞參數只有一個,若此參數正確,則可保證任務函數運行正確。在調用OSStartHighRdy()之前OSStart()已經把最高優(yōu)先級任務的任務表準備好了,只要把最高優(yōu)先級任務表的數據恢復到堆棧中,再執(zhí)行返回指令即可,以上最關鍵的是如何讓其返回到最高優(yōu)先級任務中而不是返回到被調函數中。
當函數OSStart()調用函數OSStartHighRdy()時,斷點地址入棧;當OSStartHighRdy()執(zhí)行完之后,返回斷點。在OSStartHighRdy()中把SP及SP-1的值改為最高優(yōu)先級任務的地址,這樣OSStartHighRdy()就會返回到最高優(yōu)先級任務中去運行。
4.3 任務級的任務切換函數OSCtxSw()
此函數是保存當前任務的狀態(tài),然后運行處于就緒態(tài)中的最高優(yōu)先級任務。前面介紹過不是更改SP去指向寄存器數組,而是把寄存器數組的數復制到堆棧中。先看下一般的情況,在用戶任務MyTask(void*ppdtat)中調用TimeDly(),TimeDly()中調用OSSched(),在OSSched()中有一個宏OS_TASK_SW(),這個宏的目的是讓程序進人函數OSCtxSw()。參看圖1,就如Fun4為OSCtxSw(),Fun3為OSSched(),Fun2為TimeDly(),Fun1為MyTask()。ADD_D存的是OSSched()的斷點,ADD_C為TimeDly()的斷點,ADD_B為MyTask()的斷點。如果進行任務切換,應該把高優(yōu)先級任務的地址值賦給ADD_B(即SP-4與SP-5)。
以上考慮的是最簡單的情況,當任務比較復雜時,可能更改了ACC、PSW、DPTR或R0~R7的值,在進入高優(yōu)先任務時,寄存器并不是此任務的寄存器值,運行的結果可能不正確。
在上述情況下如何保證CPU寄存器的值正確,要分兩個階段。第一個階段是把CPU寄存器值保存到要掛起任務的寄存器數組中,當剛進入OSCtxSw()時,CPU寄存器的值是要掛起任務的寄存器值,所以一開始就要鎖定CPU寄存器的值。如果OS_TASK_SW()定義為中斷的話,在進入OSCtxSw()時,CPU寄存器的值被自動壓棧;如果把OS_TASK_SW()定義為函數時,在進入函數時使用內嵌匯編的方法把CPU寄存器入棧。這時堆棧中又壓入了13個字節(jié),就如在圖1的ADD_D上又壓入了13個字節(jié)的數據,然后從堆棧中把值取出來放到相應任務的寄存器數組中。第二個階段是把將要執(zhí)行任務的寄存器數組的值復制到堆棧中。此時PC指針在堆棧中對應的位置是SP-17與SP-18,SP到SP-12的13個字節(jié)對應ACC、B、DPTR、PSW、R0~R7。
4.4 中斷級的任務切換函數OSIntCtxSw()
此函數和上一個函數基本思想一致,都要保存當前任務的狀態(tài),運行處于就緒態(tài)中的優(yōu)先級最高的任務。二者的不同在于,上個函數的堆棧中SP-17與SP-18是PC值的位置,SP到SP-12是13個寄存器的位置。當中斷來時,在中斷中調用函數OSIntExit(),函數OSIntExit()調用函數OSIntCtxSw(),在OSIntCtxSw()中實現任務切換。在進入函數OSIntExit()之前寄存器的值已經入棧,所以運行到本函數時堆棧中SP-17與SP-18是PC值的位置。SP-4到SP-16是13個寄存器的位置。在圖1上,上個函數的13個寄存器的值被壓入ADD_D上面的13個字節(jié)中,而本函數是在ADD_B于ADD_C之間壓入的這13個寄存器。
4.5 周期節(jié)拍中斷函數OSTickISR()
這個函數是給系統(tǒng)提供一個節(jié)拍,一般每秒10~100次。如果節(jié)拍頻率太高,μC/OS系統(tǒng)會占用大量硬件資源;如果太低,任務間的切換又會很慢。
此函數首先要保證產生一個周期性的中斷,可以使用硬件定時器,也可以從交流電中獲得50/60Hz的時鐘頻率。這個函數至少要做3件事:1)進入中斷時,把中斷嵌套層數計數器加1,說明又進入一次中斷,也可以直接調用OSIntEnter()函數;2)調用時鐘節(jié)拍函數OSTimeTick(),告知系統(tǒng)又經過了一個節(jié)拍;3)調用OSIntExit()函數,說明要退出中斷了,此函數會自動處理。

5 結束語
文中闡述了在堆棧空間有限的51運行μC/系統(tǒng)的過程,利用系統(tǒng)棧SP作為數據交換的樞紐。在實際應用中,如果用系統(tǒng)棧來,只需根據文中的基本思想進行適當的改寫,即可運行于其他處理器上。如果處理器的堆棧指針尋址空間足夠大,也可以為每個任務開辟一個棧,通過改變堆棧指針指向不同任務的??臻g,來實現任務調度。
通過在51的運行,可以看出μC/也能在堆??臻g比較少的CPU上運行。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/171557.htm

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關鍵詞: 移植 機上 單片 OS-II

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