μCOS-II 在ARM微处理器上的移植
μcos-ii 在arm 微处理器上的移植
一、 实验目的
1． 了解uc/os-ii 内核的主要结构。
2． 掌握将uc/os-ii 内核移植到arm7 处理器上的基本方法。
二、 实验内容
1． 将uc/os-ii 内核移植到arm7 处理器上。
2． 按键盘上的任意键，在超级终端上显示对应的键值。
三、 预备知识
1． 掌握在arm sdt 2.5 集成开发环境中编写和调试程序的基本过程。
2． 会使用source insight 3 编辑c 语言源程序。
3． 了解arm7 处理器的结构。
4． 了解uc/os-ii 系统结构。
四、 实验设备及工具
硬件：arm 嵌入式开发板、用于arm7tdmi 的jtag 仿真器、pc 机pentumn100 以
上。
软件：pc 机操作系统win98、arm sdt 2.51 集成开发环境、仿真器驱动程序、source
insight 3.0
五、 实验原理
所谓移植，指的是一个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运行。虽然μcos-ii
的大部分源代码是用c 语言写成的，但是，仍需要用c 语言和汇编语言完成一些与处理器
相关的代码。比如：μcos-ii 在读写处理器寄存器时只能通过汇编语言来实现。因为μcos-ii
在设计的时候就已经充分考虑了可移植性，所以，μcos-ii 的移植还是比较容易的[1]。
要使μcos-ii 可以正常工作，处理器必须满足如下要求：
1． 处理器的c 编译器能产生可重入代码。
可重入的代码指的是一段代码（比如：一个函数）可以被多个任务同时调用，而不必担
心会破坏数据。也就是说，可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又
可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用，影响函数中的数据。
下面的两个例子可以比较可重入型函数和非可重入型函数：
程序1：可重入型函数
void swap(int *x, int *y)
{
int temp;
temp=*x;
*x=*y;
*y=temp;
}
程序2：非可重入型函数
int temp;
void swap(int *x, int *y)
{
temp=*x;
*x=*y;
*y=temp;
}
程序1 中使用的是局部变量temp 作为变量，通常的c 编译器，把局部变量分配在栈中。
所以，多次调用同一个函数，可以保证每次的temp 互不受影响。而程序2 中temp 定义的是
全局变量，多次调用函数的时候，必然受到影响。
代码的可重入性是保证完成多任务的基础，除了在c 程序中使用局部变量以外，还要c
编译器的支持。笔者使用的是arm sdt 的集成开发环境，可以生成可重入的代码。
2． 在程序中可以打开或关断中断。
在μcos-ii 中，可以通过os_enter_critical()或者os_exit_critical()宏来控制
系统关闭或者打开中断。这需要处理器的支持。在arm7tdmi 的处理器上，可以设置相应
的寄存器来关闭或者打开系统的所有中断。
3． 处理器支持中断，并能产生定时中断（通常在10hz~1000hz 之间）。
μcos-ii 是通过处理器产生的定时器的中断来实现多任务之间的调度的。在
arm7tdmi 的处理器上可以产生定时器中断。
4． 处理器支持能够容纳一定量数据（可能是几千字节）的硬件堆栈。
5． 处理器有将堆栈指针和其他cpu 寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。
移植工作包括以下几个内容：
1． 用#define 设置一个常量的值（os_cpu.h）。
2． 声明10 个数据类型（os_cpu.h）。
3． 用#define 声明三个宏（os_cpu.h）。
4． 用c 语言编写六个简单的函数（os_cpu_c.c）。
5． 编写四个汇编语言函数（os_cpu_a.asm）。
μcos-ii 进行任务调度的时候，会把当前任务的cpu 寄存器存放到此任务的堆栈中，
然后，再从另一个任务的堆栈中恢复原来的工作寄存器，继续运行另一个任务。所以，寄存
器的入栈和出栈是μcos-ii 多任务调度的基础。
在移植过程中，includes.h 使得用户项目中的每个.c 文件不用分别去考虑它实际上
上需要那些头文件。使用includes.h 的唯一缺点是，它可能会包括一些实际不相关的头
文件。这意味着每个文件的编译时间可能会增加。但由于它增强了代码的可移植性，所以我
们还是决定使用这一方法。用户可以通过编辑includes.h 来增加自己的头文件，但用户
的头文件必须添加在头文件列表的最后。
uc/os 硬件和软件体系结构
六、 实验步骤
1． 设置os_cpu.h 中与处理器和编译器相关的代码
/********************************************************************
*
* 与编译器相关的数据类型
*********************************************************************
/
typedef unsigned char boolean;
typedef unsigned char int8u; //8 位无符号整数
typedef signed char int8s; //8 位有符号整数
typedef unsigned int int16u; //16 位无符号整数
typedef signed int int16s; //16 位有符号整数
typedef unsigned long int32u; //32 位无符号整数
typedef signed long int32s; //32 位有符号整数
typedef float fp32; //单精度浮点数
typedef double fp64; //双精度浮点数
typedef unsigned int os_stk; //堆栈入口宽度为16 位
#define byte int8s //字节型
#define ubyte int8u //为了与 uc/os v1.xx.
兼容
#define word int16s // ... uc/os-ii.
#define uword int16u
#define long int32s
#define ulong int32u
/********************************************************************
* 与 arm 处理器相关的代码
********************************************************************/
#define os_enter_critical() armdisableint() /*关闭中断*/
#define os_exit_critical() armenableint() /*开启中断*/
/* 设施堆栈的增长方向 */
#define os_stk_growth 1 /*堆栈由高地址向低地址增长*/
2． 用c 语言编写六个操作系统相关的函数（os_cpu_c.c）
void *ostaskstkinit (void (*task)(void *pd),void *pdata, void *ptos, int16u opt)
{
unsigned int *stk;
opt = opt; /* 因为'opt' 变量没有用到，防止编译器产生警告*/
stk = (unsigned int *)ptos; /*装载堆栈指针*/
/* 为新任务创建上下文 */
*--stk = (unsigned int) task; /* pc */
*--stk = (unsigned int) task; /* lr */
*--stk = 0; /* r12 */
*--stk = 0; /* r11 */
*--stk = 0; /* r10 */
*--stk = 0; /* r9 */
*--stk = 0; /* r8 */
*--stk = 0; /* r7 */
*--stk = 0; /* r6 */
*--stk = 0; /* r5 */
*--stk = 0; /* r4 */
*--stk = 0; /* r3 */
*--stk = 0; /* r2 */
*--stk = 0; /* r1 */
*--stk = (unsigned int) pdata; /* r0 */
*--stk = (svc32mode|0x0); /* cpsr irq, 关闭fiq */
*--stk = (svc32mode|0x0); /* spsr irq, 关闭fiq */
return ((void *)stk);
}
void ostaskcreatehook (os_tcb *ptcb)
{
ptcb=ptcb;//防止编译时出现警告
}
void ostaskdelhook (os_tcb *ptcb)
{
ptcb=ptcb;//防止编译时出现警告
}
void ostaskswhook (void)
void ostaskstathook (void)
void ostimetickhook (void)
后5 个函数为钩子函数，可以不加代码。
3． 用汇编语言编写四个与处理器相关的函数（os_cpu.asm）
（1）osstarthighrdy（）；运行优先级最高的就绪任务
ldr r4, addr_ostcbcur ; 得到当前任务的tcb 地址
ldr r5, addr_ostcbhighrdy ; 得到高优先级任务的tcb 地址
ldr r5, [r5] ;得到堆栈指针
ldr sp, [r5] ;切换到新的堆栈
str r5, [r4] ; 设置新的当前任务的tcb 地址
ldmfd sp!, {r4}
msr spsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r4} ; 从栈顶得到新的声明
msr cpsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r0-r12, lr, pc } ; 开始新的任务
end
（2）osctxsw（）；任务级的任务切换函数
stmfd sp!, {lr} ; 保存pc 指针
stmfd sp!, {lr} ; 保存lr 指针
stmfd sp!, {r0-r12} ;保存寄存器文件和ret 地址
mrs r4, cpsr
stmfd sp!, {r4} ; 保存当前 psr
mrs r4, spsr
stmfd sp!, {r4}
; ospriocur = ospriohighrdy
ldr r4, addr_ospriocur
ldr r5, addr_ospriohighrdy
ldrb r6, [r5]
strb r6, [r4]
; 得到当前任务的tcb 地址
ldr r4, addr_ostcbcur
ldr r5, [r4]
str sp, [r5] ; 保存栈指针在占先任务的tcb 上
; 取得高优先级任务的tcb 地址
ldr r6, addr_ostcbhighrdy
ldr r6, [r6]
ldr sp, [r6] ;得到新任务的堆栈指针
; ostcbcur = ostcbhighrdy
str r6, [r4] ; 设置当前新任务的tcb 地址set new current task tcb
address
ldmfd sp!, {r4}
msr spsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r4}
msr cpsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r0-r12, lr, pc}
（3）osintctxsw（）；中断级的任务切换函数
ldmia sp!,{a1-v1, lr}
subs pc, lr, #4
sub lr, lr, #4
mov r12, lr
mrs lr, spsr
and lr, lr, #0xffffffe0
orr lr, lr, #0xd3
msr cpsr_cxsf, lr
（4）ostickisr（）；中断服务函数
stmdb sp!,{r0-r11,lr}
;interrupt disable(not nessary)
mrs r0, cpsr
orr r0, r0, #0x80 ; 设置中断禁止标
msr cpsr_cxsf, r0 ;中断结束
; ri_ispc= bit_timer0;
ldr r0, =i_ispc
ldr r1, =bit_timer0
str r1, [r0]
bl irqstart
bl ostimetick
bl irqfinish
ldr r0, =need_to_swap_context
ldr r2, [r0]
cmp r2, #1
ldreq pc, =_con_sw
完成了上述工作以后，μcos-ii 就可以正常运行在arm 处理器上了。
七、思考题
将uc/os-ii 操作系统移植到8051 单片机上（网上有成功实例可以参考）。
量子力学和测量关系研究国际会议准备会议在广州举行
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一、 实验目的
1． 了解uc/os-ii 内核的主要结构。
2． 掌握将uc/os-ii 内核移植到arm7 处理器上的基本方法。
二、 实验内容
1． 将uc/os-ii 内核移植到arm7 处理器上。
2． 按键盘上的任意键，在超级终端上显示对应的键值。
三、 预备知识
1． 掌握在arm sdt 2.5 集成开发环境中编写和调试程序的基本过程。
2． 会使用source insight 3 编辑c 语言源程序。
3． 了解arm7 处理器的结构。
4． 了解uc/os-ii 系统结构。
四、 实验设备及工具
硬件：arm 嵌入式开发板、用于arm7tdmi 的jtag 仿真器、pc 机pentumn100 以
上。
软件：pc 机操作系统win98、arm sdt 2.51 集成开发环境、仿真器驱动程序、source
insight 3.0
五、 实验原理
所谓移植，指的是一个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运行。虽然μcos-ii
的大部分源代码是用c 语言写成的，但是，仍需要用c 语言和汇编语言完成一些与处理器
相关的代码。比如：μcos-ii 在读写处理器寄存器时只能通过汇编语言来实现。因为μcos-ii
在设计的时候就已经充分考虑了可移植性，所以，μcos-ii 的移植还是比较容易的[1]。
要使μcos-ii 可以正常工作，处理器必须满足如下要求：
1． 处理器的c 编译器能产生可重入代码。
可重入的代码指的是一段代码（比如：一个函数）可以被多个任务同时调用，而不必担
心会破坏数据。也就是说，可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又
可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用，影响函数中的数据。
下面的两个例子可以比较可重入型函数和非可重入型函数：
程序1：可重入型函数
void swap(int *x, int *y)
{
int temp;
temp=*x;
*x=*y;
*y=temp;
}
程序2：非可重入型函数
int temp;
void swap(int *x, int *y)
{
temp=*x;
*x=*y;
*y=temp;
}
程序1 中使用的是局部变量temp 作为变量，通常的c 编译器，把局部变量分配在栈中。
所以，多次调用同一个函数，可以保证每次的temp 互不受影响。而程序2 中temp 定义的是
全局变量，多次调用函数的时候，必然受到影响。
代码的可重入性是保证完成多任务的基础，除了在c 程序中使用局部变量以外，还要c
编译器的支持。笔者使用的是arm sdt 的集成开发环境，可以生成可重入的代码。
2． 在程序中可以打开或关断中断。
在μcos-ii 中，可以通过os_enter_critical()或者os_exit_critical()宏来控制
系统关闭或者打开中断。这需要处理器的支持。在arm7tdmi 的处理器上，可以设置相应
的寄存器来关闭或者打开系统的所有中断。
3． 处理器支持中断，并能产生定时中断（通常在10hz~1000hz 之间）。
μcos-ii 是通过处理器产生的定时器的中断来实现多任务之间的调度的。在
arm7tdmi 的处理器上可以产生定时器中断。
4． 处理器支持能够容纳一定量数据（可能是几千字节）的硬件堆栈。
5． 处理器有将堆栈指针和其他cpu 寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。
移植工作包括以下几个内容：
1． 用#define 设置一个常量的值（os_cpu.h）。
2． 声明10 个数据类型（os_cpu.h）。
3． 用#define 声明三个宏（os_cpu.h）。
4． 用c 语言编写六个简单的函数（os_cpu_c.c）。
5． 编写四个汇编语言函数（os_cpu_a.asm）。
μcos-ii 进行任务调度的时候，会把当前任务的cpu 寄存器存放到此任务的堆栈中，
然后，再从另一个任务的堆栈中恢复原来的工作寄存器，继续运行另一个任务。所以，寄存
器的入栈和出栈是μcos-ii 多任务调度的基础。
在移植过程中，includes.h 使得用户项目中的每个.c 文件不用分别去考虑它实际上
上需要那些头文件。使用includes.h 的唯一缺点是，它可能会包括一些实际不相关的头
文件。这意味着每个文件的编译时间可能会增加。但由于它增强了代码的可移植性，所以我
们还是决定使用这一方法。用户可以通过编辑includes.h 来增加自己的头文件，但用户
的头文件必须添加在头文件列表的最后。
uc/os 硬件和软件体系结构
六、 实验步骤
1． 设置os_cpu.h 中与处理器和编译器相关的代码
/********************************************************************
*
* 与编译器相关的数据类型
*********************************************************************
/
typedef unsigned char boolean;
typedef unsigned char int8u; //8 位无符号整数
typedef signed char int8s; //8 位有符号整数
typedef unsigned int int16u; //16 位无符号整数
typedef signed int int16s; //16 位有符号整数
typedef unsigned long int32u; //32 位无符号整数
typedef signed long int32s; //32 位有符号整数
typedef float fp32; //单精度浮点数
typedef double fp64; //双精度浮点数
typedef unsigned int os_stk; //堆栈入口宽度为16 位
#define byte int8s //字节型
#define ubyte int8u //为了与 uc/os v1.xx.
兼容
#define word int16s // ... uc/os-ii.
#define uword int16u
#define long int32s
#define ulong int32u
/********************************************************************
* 与 arm 处理器相关的代码
********************************************************************/
#define os_enter_critical() armdisableint() /*关闭中断*/
#define os_exit_critical() armenableint() /*开启中断*/
/* 设施堆栈的增长方向 */
#define os_stk_growth 1 /*堆栈由高地址向低地址增长*/
2． 用c 语言编写六个操作系统相关的函数（os_cpu_c.c）
void *ostaskstkinit (void (*task)(void *pd),void *pdata, void *ptos, int16u opt)
{
unsigned int *stk;
opt = opt; /* 因为'opt' 变量没有用到，防止编译器产生警告*/
stk = (unsigned int *)ptos; /*装载堆栈指针*/
/* 为新任务创建上下文 */
*--stk = (unsigned int) task; /* pc */
*--stk = (unsigned int) task; /* lr */
*--stk = 0; /* r12 */
*--stk = 0; /* r11 */
*--stk = 0; /* r10 */
*--stk = 0; /* r9 */
*--stk = 0; /* r8 */
*--stk = 0; /* r7 */
*--stk = 0; /* r6 */
*--stk = 0; /* r5 */
*--stk = 0; /* r4 */
*--stk = 0; /* r3 */
*--stk = 0; /* r2 */
*--stk = 0; /* r1 */
*--stk = (unsigned int) pdata; /* r0 */
*--stk = (svc32mode|0x0); /* cpsr irq, 关闭fiq */
*--stk = (svc32mode|0x0); /* spsr irq, 关闭fiq */
return ((void *)stk);
}
void ostaskcreatehook (os_tcb *ptcb)
{
ptcb=ptcb;//防止编译时出现警告
}
void ostaskdelhook (os_tcb *ptcb)
{
ptcb=ptcb;//防止编译时出现警告
}
void ostaskswhook (void)
void ostaskstathook (void)
void ostimetickhook (void)
后5 个函数为钩子函数，可以不加代码。
3． 用汇编语言编写四个与处理器相关的函数（os_cpu.asm）
（1）osstarthighrdy（）；运行优先级最高的就绪任务
ldr r4, addr_ostcbcur ; 得到当前任务的tcb 地址
ldr r5, addr_ostcbhighrdy ; 得到高优先级任务的tcb 地址
ldr r5, [r5] ;得到堆栈指针
ldr sp, [r5] ;切换到新的堆栈
str r5, [r4] ; 设置新的当前任务的tcb 地址
ldmfd sp!, {r4}
msr spsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r4} ; 从栈顶得到新的声明
msr cpsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r0-r12, lr, pc } ; 开始新的任务
end
（2）osctxsw（）；任务级的任务切换函数
stmfd sp!, {lr} ; 保存pc 指针
stmfd sp!, {lr} ; 保存lr 指针
stmfd sp!, {r0-r12} ;保存寄存器文件和ret 地址
mrs r4, cpsr
stmfd sp!, {r4} ; 保存当前 psr
mrs r4, spsr
stmfd sp!, {r4}
; ospriocur = ospriohighrdy
ldr r4, addr_ospriocur
ldr r5, addr_ospriohighrdy
ldrb r6, [r5]
strb r6, [r4]
; 得到当前任务的tcb 地址
ldr r4, addr_ostcbcur
ldr r5, [r4]
str sp, [r5] ; 保存栈指针在占先任务的tcb 上
; 取得高优先级任务的tcb 地址
ldr r6, addr_ostcbhighrdy
ldr r6, [r6]
ldr sp, [r6] ;得到新任务的堆栈指针
; ostcbcur = ostcbhighrdy
str r6, [r4] ; 设置当前新任务的tcb 地址set new current task tcb
address
ldmfd sp!, {r4}
msr spsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r4}
msr cpsr_cxsf, r4
ldmfd sp!, {r0-r12, lr, pc}
（3）osintctxsw（）；中断级的任务切换函数
ldmia sp!,{a1-v1, lr}
subs pc, lr, #4
sub lr, lr, #4
mov r12, lr
mrs lr, spsr
and lr, lr, #0xffffffe0
orr lr, lr, #0xd3
msr cpsr_cxsf, lr
（4）ostickisr（）；中断服务函数
stmdb sp!,{r0-r11,lr}
;interrupt disable(not nessary)
mrs r0, cpsr
orr r0, r0, #0x80 ; 设置中断禁止标
msr cpsr_cxsf, r0 ;中断结束
; ri_ispc= bit_timer0;
ldr r0, =i_ispc
ldr r1, =bit_timer0
str r1, [r0]
bl irqstart
bl ostimetick
bl irqfinish
ldr r0, =need_to_swap_context
ldr r2, [r0]
cmp r2, #1
ldreq pc, =_con_sw
完成了上述工作以后，μcos-ii 就可以正常运行在arm 处理器上了。
七、思考题
将uc/os-ii 操作系统移植到8051 单片机上（网上有成功实例可以参考）。
量子力学和测量关系研究国际会议准备会议在广州举行
算力网络的三个发展阶段 算力网络中的算力有哪些？
保证供应链投资的三大关键技术
脸书的Libra或将改变世界
宇阳科技携手伙伴共同推动MLCC行业的进步和发展
μCOS-II 在ARM微处理器上的移植
双字节二进制有符号数除法(补码)
什么是特征频率/截止频率
京东方8K印刷式OLED屏正式亮相，将印刷式OLED从4K做到8K
腾讯云用技术构建云安全，成为零售业的安全伙伴
关于变压器风冷控制柜的介绍
出售ADCMT 8250A光功率计
华为完全没有出售手机业务的计划
基于MC13213无线模块和ZigBee技术实现道路照明系统的设计
人形机器人制造或迎爆发期，丝杠等部件将从中受益
特斯拉在欧洲更新了LFP版本的管理策略内容
广电总局将整改停播电视购物频道
土壤养分快速检测仪的功能特点
剩余电流互感器原理_剩余电流互感器的作用
Testin云测试获 “2022年度证券行业发展贡献奖”