uCOS51移植心得[社區(qū)]

前一段時間，我參與了一個SNMP網(wǎng)管板的項目，我負責硬件設計和單板軟件開發(fā)。該板的硬件由MCS51 RTL8019AS組成，有64K FLASH 和64K SRAM。軟件部分有操作系統(tǒng)和TCPIP協(xié)議棧。硬件比較簡單，用了一個月就搞定了，協(xié)議棧我參考了老古開發(fā)板的部分程序又上網(wǎng)找了SNMP源代碼也很快完成了，但是測試時發(fā)現(xiàn)當使用較低時鐘頻率的CPU時（為了降低成本），由于ASN.1編解碼部分過于龐大，而我的程序又是一個大循環(huán)，AGENT的響應速度受到嚴重影響，用戶界面也反應遲鈍。更壞的消息是公司為了適應市場需求，還要在上面跑PPP和HTTP。那樣的話，我就得用40MHz的AT89C51RD2或者人為的把程序斷成幾部分然后用狀態(tài)機的方法在運行時再把它們連接起來。不過，我不想增加成本，也不想把程序搞亂，迫不得已，只好使用操作系統(tǒng)。

說實在的，一開始我也不是很有把握，一來我不清楚51的FLASH是否裝得下這么多代碼，二來我只做過OS應用開發(fā)，對于它的移植想都不敢想。不過，我在BBS上搜索了一陣兒后還是有了一些頭緒。我找到了幾個OS的源代碼（我喜歡用現(xiàn)成的），按照代碼大小、實時性、使用人數(shù)、眾人口碑等標準，最后選定了uCOS2。我感覺它的實時性有保障，延時可預測，代碼據(jù)說可小到2K，網(wǎng)上討論這個話題的人也比較多，而且它的網(wǎng)站上有針對KEIL C51的移植實例。

經(jīng)過一番查找，我得到了5個版本。其中3個是用KEIL編譯的。本來我想直接把OS代碼嵌到應用程序中，但后來發(fā)現(xiàn)沒有一個可以直接使用。有的無法用KEIL直接編譯，有的需要修改DLL在軟件仿真下使用。而我需要的是能在串口輸入輸出，不需要修改任何無關軟件，能在軟件仿真和硬件上運行的實時多任務操作系統(tǒng)。沒有辦法，我只好硬著頭皮去改編。

我分析了自己的劣勢：1。KEIL剛開始使用，不太熟悉；2�；旌暇幊桃郧皬臎]有作過；3。時間緊迫，要在1個月內(nèi)搞定。而我的優(yōu)勢就是有5個移植實例可供參考，可以上網(wǎng)查資料。一開始，我用“堆�！薄ⅰ盎旌暇幊獭�、“匯編”、“ucos”等關鍵字在C51BBS和老古論壇上檢索相關信息并逐條閱讀，讀過之后，頭腦中的思路逐漸清晰了。我了解到在KEIL的HLP目錄下有A51.PDF和C51.PDF非常全面的介紹了匯編和C51，是KEIL的權威用戶手冊；SP初始化、內(nèi)存清0等操作在STARTUP.A51文件中實現(xiàn)，用戶可以改寫它；KEIL的變量，子程序等的分配信息可以在.M51文件里查到；KEIL自己的論壇里有很多疑難問題的解答……通過閱讀并經(jīng)過思考，解決了堆棧起點、堆棧空間大小的設定等關鍵問題。論壇里的問題有些是我沒有想到的，這使我發(fā)現(xiàn)了自己的疏漏。

在網(wǎng)上獲得大量信息后，我開始閱讀《uCOSII》中文版，一共讀了3遍。第一遍是瀏覽，了解到uCOSII包括任務調(diào)度、時間管理、內(nèi)存管理、資源管理（信號量、郵箱、消息隊列）四大部分，沒有文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡接口、輸入輸出界面。它的移植只與4個文件相關：匯編文件（OS_CPU_A.ASM）、處理器相關C文件（OS_CPU.H、OS_CPU_C.C）和配置文件（OS_CFG.H）。有64個優(yōu)先級，系統(tǒng)占用8個，用戶可創(chuàng)建56個任務，不支持時間片輪轉(zhuǎn)。第二遍主要是把整個工作過程在頭腦里過了一下，不懂地方有針對性的查書，重點是思考工作原理和流程。我發(fā)現(xiàn)其實它的思路挺簡單的。就是 “近似地每時每刻總是讓優(yōu)先級最高的任務處于運行狀態(tài)” 。為了保證這一點，它在調(diào)用系統(tǒng)API函數(shù)、中斷結(jié)束、定時中斷結(jié)束時總是執(zhí)行調(diào)度算法。原作者通過事先計算好數(shù)據(jù)，簡化了運算量，通過精心設計就緒表結(jié)構(gòu)，使得延時可預知。任務的切換是通過模擬一次中斷實現(xiàn)的。第三遍重點看了移植部分的內(nèi)容。對照實例，研究了代碼的具體實現(xiàn)方法。

前期準備用了20幾天，真正編寫代碼只用了1.5天，調(diào)試用了2天。具體過程如下：

(1)拷貝書后附贈光盤sourcecode目錄下的內(nèi)容到C:\YY下，刪除不必要的文件和EX1L.C，只剩下p187(《uCOSII》)上列出的文件。

(2)改寫最簡單的OS_CPU.H
數(shù)據(jù)類型的設定見C51.PDF第176頁。注意BOOLEAN要定義成unsigned char 類型，因為bit類型為C51特有，不能用在結(jié)構(gòu)體里。

EA=0關中斷；EA=1開中斷。這樣定義即減少了程序行數(shù)，又避免了退出臨界區(qū)后關中斷造成的死機。

MCU-51堆棧從下往上增長(1=向下，0=向上)，OS_STK_GROWTH定義為0
#define OS_TASK_SW() OSCtxSw() 因為MCU-51沒有軟中斷指令，所以用程序調(diào)用代替。兩者的堆棧格式相同，RETI指令復位中斷系統(tǒng)，RET則沒有。實踐表明，對于MCU-51，用子程序調(diào)用入棧，用中斷返回指令RETI出棧是沒有問題的，反之中斷入棧RET出棧則不行。總之，對于入棧，子程序調(diào)用與中斷調(diào)用效果是一樣的，可以混用。在沒有中斷發(fā)生的情況下復位中斷系統(tǒng)也不會影響系統(tǒng)正常運行。詳見《uC/OS-II》第八章193頁第12行

(3)改寫OS_CPU_C.C

我設計的堆棧結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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