基于μCOS的嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)研究

基于μCOS的嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)研究

Abstract:ThepaperbringforwardtheconceptionofEmbeddedSystem，Analysethecorekereofμc/os，moreoverdetailedlyintroducegraftingtheμC/OS'soperatingsystemontheARM'sarchitecturalstructureofS3C44B0'smicroprocessorandempolderonapplicationanddriverprogram。Keywords:EmbeddedSystem

μc/osMicroProcessor一、嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產(chǎn)物，目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到日常生活的各個方面，其在工業(yè)、服務業(yè)、消費電子等領域的應用范圍都不斷擴大，嵌入式計算機系統(tǒng)的正式定義為：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁減，符合應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的主要特征有：系統(tǒng)內(nèi)核??；專用性強；系統(tǒng)精簡；嵌入式軟件要求高實時性的操作系統(tǒng)軟件；軟件要求高質量和高可靠性；嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和環(huán)境。二、嵌入式μC/OS的體系結構介紹由于μC/OS結構簡單，編程工具絕大部分是C語言編程，可以在大多數(shù)界面友好的編譯器中編譯生成目標代碼，如BorlandC、Keil等工具，且其內(nèi)核最小可以到幾十K，可以在多種體系結構的微處理器上移植，用戶的工作較小，源代碼開放，便于學習。μC/OS-II的幾大組成部分有：核心部分(OSCore.c)是操作系統(tǒng)的處理核心，包括操作系統(tǒng)初始化、操作系統(tǒng)運行、中斷進出的前導、時鐘節(jié)拍、任務調(diào)度、事件處理等多部分。任務處理部分(OSTask.c)完成任務的操作；包括任務的建立、刪除、掛起、恢復等等。時鐘部分(OSTime.c)主要完成任務延時等操作。

任務同步和通信部分為事件處理部分，包括信號量、郵箱、郵箱隊列、事件標志等部分；

μC/OS-II的軟件體系結構如圖1所示。從圖1中可以看到，如果要使用μC/OS-II，必須為其編寫OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM三個文件。三、μC/OS在ARM微處理器上的移植μC/OS-II的全部源代碼量大約是6000－7000行，一共有15個文件。將μC/OS-II移植到ARM處理器上，需要完成的工作也非常簡單，只需要修改三個和ARM體系結構相關的文件，代碼量大約是500行。以下分別介紹這三個文件的移植工作：OS_CPU.H文件數(shù)據(jù)類型定義，這部分的修改是與所用的編譯器相關的，不同的編譯器會使用不同的字節(jié)長度來表示同一數(shù)據(jù)類型，這里采用的編譯器為集成可視化開發(fā)環(huán)境ARMSDT2.5，相關的數(shù)據(jù)類型的定義如下：typedefunsignedintOS_STK;

/*Eachstackentryis16-bitwide

*/2、OS_CPU_C.C文件void*OSTaskStkInit(void(*task)(void*pd)，void*pdata，void*ptos，INT16Uopt){unsignedint*stk;opt

=opt;

/*'opt'isnotused，preventwarning*/stk

=(unsignedint*)ptos;

/*

Loadstackpointer*/*--stk=(unsignedint)task;/*

lr

*/……;/*

r12—r0

*/*--stk=ARM_MODE_SYS;

/*systemmode*/*--stk=ARM_MODE_SYS;

/*systemmode*/return((void*)stk);}當前任務堆棧初始化完成后，OSTaskStkInit返回新的堆棧指針stk，在OSTaskCreate（）執(zhí)行時將會調(diào)用OSTaskStkInit的初始化過程，然后通過OSTCBInit（）函數(shù)調(diào)用將返回的sp指針保存到該任務的TCB塊中。移植完以上程序后，用戶就可以結合自己的項目要求來編寫自己的應用程序了，用戶可以添加如打印、空等待等任務，以下給出了一個例程，通過調(diào)用OSTaskCreate()函數(shù)注冊了三個任務，由系統(tǒng)根據(jù)最優(yōu)調(diào)度原理進行調(diào)度。voidmain(void){Initialize();

/*Processorspecificinitialization*/OSInit();bufferSemaphore=OSSemCreate(BUFFER_LENGTH-1);terminalSemaphore=OSSemCreate(1);OSTaskCreate(Task1，(void*)string1，(void*)&stacks[0][TASK_STK_SIZE-1]，0);OSTaskCreate(Task2，(void*)string2，(void*)&stacks[1][TASK_STK_SIZE-1]，1);OSTaskCreate(Task3，(void*)string3，(void*)&stacks[2][TASK_STK_SIZE-1]，2);OSStart();/*

Start

*/}四、驅動程序的添加由于UC/OS提供的僅僅是一個任務調(diào)度的內(nèi)核，通過以上移植，要想得到一個相對完整、實時的嵌入式多任務操作系統(tǒng)，還必須進行相當多的擴展工作。主要有：建立文件系統(tǒng)、通過開發(fā)如LCD液晶顯示、USB通信、鍵盤、串口等驅動程序從而提供應用程序調(diào)用的API函數(shù)，還有創(chuàng)建圖形用戶接口（GUI）函數(shù)等，下面主要介紹一下串口驅動程序的開發(fā)。voidUart_Init(intmclk，intbaud)

{}該函數(shù)主要是初始化串口，設置波特率，其中mclk是系統(tǒng)主時鐘頻率，band參數(shù)傳遞串口通信波特率。voidUart_Select(intch){

}該函數(shù)進行串口選擇，ch傳遞串口號。charUart_Getch(void)

{}該函數(shù)從串口讀取字符，存放在一數(shù)組內(nèi)。voidUart_GetString(char*string){

}該函數(shù)讀取要發(fā)送的字符串，并一個一個字符地從串口發(fā)送。voidUart_SendByte(intdata)

{

}該函數(shù)通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，data是需要發(fā)送的字符。voidUart_SendString(char*pt)

{

}該函數(shù)通過串口發(fā)送字符串，pt是字符串首地址的指針。通過以上接口函數(shù)，系統(tǒng)向用戶提供了屏蔽底層硬件的API函數(shù)，用戶可以通過調(diào)用以上函數(shù)，方便地對串口進行操作。五、結束語目前市場上基于μc/os嵌入式操作系統(tǒng)的產(chǎn)品比較多，應用領域包括工業(yè)控制、信息家電、網(wǎng)絡設備等方面，而且基于μc/os的應用正潮起云涌，蓬勃發(fā)展。隨著后