在51系列单片机上移植uCOS-II

文章摘要：(3)在uCOSII里,任务必须写成两种形式之一(《uCOSII中文版》p99页)。在有些RTOS开发环境里没有要求显式调用OSTaskDel(),这是因为开发环境自动做了处理,实际原理都是一样的。uCOSII的开发依赖于编译器,目前没有专用开发环境,所以出现这些不便之处是可以理解的。移植过程：(1)拷贝书后附赠光盘sourcecode目录下的内容到C:\YY下,删除不必要的文件和EX1L.C,只剩下p187(《uCOSII》)上列出的文件。(2)改写最简单的OS_CPU.H数据类型的设定见C51.PDF第176页。注意BOOLEAN要定义成unsigned char 类型,因为bit类型为C

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(3)在uCOSII里,任务必须写成两种形式之一(《uCOSII中文版》p99页)。在有些RTOS开发环境里没有要求显式调用OSTaskDel(),这是因为开发环境自动做了处理,实际原理都是一样的。uCOSII的开发依赖于编译器,目前没有专用开发环境,所以出现这些不便之处是可以理解的。
移植过程：
(1)拷贝书后附赠光盘sourcecode目录下的内容到C:\YY下,删除不必要的文件和EX1L.C,只剩下p187(《uCOSII》)上列出的文件。
(2)改写最简单的OS_CPU.H
数据类型的设定见C51.PDF第176页。注意BOOLEAN要定义成unsigned char 类型,因为bit类型为C51特有,不能用在结构体里。
EA=0关中断;EA=1开中断。这样定义即减少了程序行数,又避免了退出临界区后关中断造成的死机。
MCS-51堆栈从下往上增长(1=向下,0=向上),OS_STK_GROWTH定义为0
#define OS_TASK_SW() OSCtxSw() 因为MCS-51没有软中断指令,所以用程序调用代替。两者的堆栈格式相同,RETI指令复位中断系统,RET则没有。实践表明,对于MCS-51,用子程序调用入栈,用中断返回指令RETI出栈是没有问题的,反之中断入栈RET出栈则不行。总之,对于入栈,子程序调用与中断调用效果是一样的,可以混用。在没有中断发生的情况下复位中断系统也不会影响系统正常运行。详见《uC/OS-II》第八章193页第12行
(3)改写OS_CPU_C.C
我设计的堆栈结构如下图所示：

TCB结构体中OSTCBStkPtr总是指向用户堆栈最低地址,该地址空间内存放用户堆栈长度,其上空间存放系统堆栈映像,即：用户堆栈空间大小=系统堆栈空间大小+1。
SP总是先加1再存数据,因此,SP初始时指向系统堆栈起始地址(OSStack)减1处(OSStkStart)。很明显系统堆栈存储空间大小=SP-OSStkStart。
任务切换时,先保存当前任务堆栈内容。方法是：用SP-OSStkStart得出保存字节数,将其写入用户堆栈最低地址内,以用户堆栈最低地址为起址,以OSStkStart为系统堆栈起址,由系统栈向用户栈拷贝数据,循环SP-OSStkStart次,每次拷贝前先将各自栈指针增1。
其次,恢复最高优先级任务系统堆栈。方法是：获得最高优先级任务用户堆栈最低地址,从中取出“长度”,以最高优先级任务用户堆栈最低地址为起址,以OSStkStart为系统堆栈起址,由用户栈向系统栈拷贝数据,循环“长度”数值指示的次数,每次拷贝前先将各自栈指针增1。
用户堆栈初始化时从下向上依次保存：用户堆栈长度（15）,PCL,PCH,PSW,ACC,B,DPL,DPH,R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7。不保存SP,任务切换时根据用户堆栈长度计算得出。
OSTaskStkInit函数总是返回用户栈最低地址。
操作系统tick时钟我使用了51单片机的T0定时器,它的初始化代码用C写在了本文件中。
最后还有几点必须注意的事项。本来原则上我们不用修改与处理器无关的代码,但是由于KEIL编译器的特殊性,这些代码仍要多处改动。因为KEIL缺省情况下编译的代码不可重入,而多任务系统要求并发操作导致重入,所以要在每个C函数及其声明后标注reentrant关键字。另外,“pdata”、“data”在uCOS中用做一些函数的形参,但它同时又是KEIL的关键字,会导致编译错误,我通过把“pdata”改成“ppdata”,“data”改成“ddata”解决了此问题。OSTCBCur、OSTCBHighRdy、OSRunning、OSPrioCur、OSPrioHighRdy这几个变量在汇编程序中用到了,为了使用Ri访问而不用DPTR,应该用KEIL扩展关键字IDATA将它们定义在内部RAM中。
(4)重写OS_CPU_A.ASM
A51宏汇编的大致结构如下：
NAME 模块名 ;与文件名无关
;定义重定位段 必须按照C51格式定义,汇编遵守C51规范。段名格式为：?PR?函数名?模块名
;声明引用全局变量和外部子程序 注意关键字为“EXTRN”没有‘E’
全局变量名直接引用
无参数/无寄存器参数函数 FUNC
带寄存器参数函数 _FUNC
重入函数 _?FUNC
;分配堆栈空间
只关心大小,堆栈起点由keil决定,通过标号可以获得keil分配的SP起点。切莫自己分配堆栈起点,只要用DS通知KEIL预留堆栈空间即可。

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