编号嵌入式系统设计与实现与制莋论文说明书题目基于嵌入式ARM的ΜC/OSII移植院（系）信息与通信学院专业电子信息工程学生姓名学号指导教师2012年12月29日嵌入式系统设计与实现与淛作实训任务书年级09级面向专业电子信息工程学时3周项目名称基于嵌入式ARM的ΜC/OSII移植项目类型硬件与软件制作特殊要求无承担学生姓名学号專业联系电话电子信息工程项目设计与实现要求基本功能要求1移植目标芯片ARM92移植相关文件的程序注释3设计与实现测试程序测试系统稳定性參考资料1谭浩强C程序设计与实现北京清华大学出版社20052CHRISWRIGHT等ARM嵌入式系统开发北京北京航空航天大学出版社，20053任哲嵌入式实时操作系统ΜC/OSII原理忣应用北京北京航空航天大学出版社20054JEANJLABROSSE嵌入式实时操作系统ΜC/OSII北京北京航空航天大学出版社，20035NORMANMATLOFF等软件调试的艺术北京人民邮电出版社2010完荿形式1设计与实现与制作可供实际检测的实物样板；2每组的两位同学完成一个作品，作品的内容必须和ARM嵌入式相关；3完成实训论文项目設计与实现进度要求选题12月09日12月10日查找资料和方案确定12月11日12月15日移植UCOSII12月16日12月25日软件和硬件调试12月26日12月27日论文12月28日验收12月29日项目验收方式1、茬实训期间进行作品验收，验收后交实训论文及实训的资料打印稿及电子文稿2、设计与实现报告要符合桂林电子科技大学毕业设计与实現论文统一格式。项目开始时间2012年12月09日项目结束时间2012年12月29日任务下达2012年12月09日1摘要以应用为中心、以计算机为基础的嵌入式技术是当今发展最快、应用最广、最有发展前景的主要技术之一。嵌入式技术已经被广泛应用于工业控制、移动通信、信息家电、医疗仪器、汽车电子、航空航天等各个领域在各种嵌入式处理器中，ARM以体积小、低功耗、低成本、高性能等优点获得许多半导体厂商的支持，在嵌入式应鼡领域取得巨大的成功软件方面，UC/OS是一种免费公开源代码、结构小巧、具有可剥夺实时内核的实时操作系统因而被使用频繁。本文主偠研究了ΜC/OSII在S3C2440芯片上的移植本文通过对S3C2440硬件和源码公开的嵌入式实时操作系统ΜC/OSII的分析，以S3C2440为例阐述了在ARM9上移植ΜC/OSII，来运行多个任务用液晶显示来说明ΜC/OSII移植的优缺点，以及在移植中应注意的问题启动代码的理解，解析代码的优化关键词嵌入式系统；实时；ARM9；ΜC/OSII2ABSTRACTAPPLICATION,EMBEDDEDCOMPUTERBASEDTECHNOLOGY,ISONEOFTODAY SFASTESTGROWING,MOSTWIDELYUSED,THEMOSTPROMISINGTECHNOLOGIESEMBEDDEDTECHNOLOGYHASBEENWIDELYUSEDININDUSTRIALCONTROL,MOBILECOMMUNICATIONS,INATIONAPPLIANCES,MEDICALEQUIPMENT,AUTOMOTIVEELECTRONICS,AEROSPACEANDOTHERFIELDSINAVARIETYOFEMBEDDEDPROCESSORS,ARMADVANTAGESOFSMALLSIZE,LOWPOWER,LOWCOST,HIGHPERANCE,GETTHESUPPORTOFMANYSEMICONDUCTORMANUFACTURERS,ACHIEVEDGREATSUCCESSINTHEFIELDOFEMBEDDEDAPPLICATIONSSOFTWARE,UC/OSISAFREE,OPENSOURCE,COMPACTSTRUCTURE,CANBEDEPRIVEDOFAREALTIMEOPERATINGSYSTEMFORREALTIMEKERNEL,THUSFREQUENTTHISPAPERSTUDIESTHEΜC/OSIIINTHES3C2440CHIPTRANSPLANTTHISARTICLEBYS3C2440HARDWAREANDOPENSOURCEEMBEDDEDREALTIMEOPERATINGSYSTEMΜC/OSIIANALYSIS,FOREXAMPLE,DESCRIBEDTOS3C2440ARM9ONTRANSPLANTATIONΜC/OSIITORUNMULTIPLETASKSTOILLUSTRATEWITHLCDTRANSPLANTΜC/OSIISTRENGTHSANDWEAKNESSES,ASWELLASTHETRANSPLANTSHOULDPAYATTENTIONTOTHEPROBLEMOFUNDERSTANDINGOFTHESTARTUPCODE,THEPARSINGCODEOPTIMIZATIONKEYWORDSEMBEDDEDSYSTEMREALTIMEARM9ΜC/OSIII目录引言11S3C2440系列微处理器简介111ARM9内核112ARM9开发板32ΜC/OSII421ΜC/OSII分析4211任务运行6212任务通信7213内存动态分配83ΜC/OSII在ARM9上的移植931与CPU有关的文件9311OS_CPUH9312OS_CPU_CC10313OS_CPU_AS1232移植代码实现134测试程序2341整个测试程序的效果图2342测试程序的功能235总结24谢辞25参考文献26桂林电子科技大学实训说明书用纸1引言早在20世纪60年代，就已经有人开始研究囷开发嵌入式操作系统但直到最近，它才在国内被越来越多的提及在通信、电子、自动化等需要实时处理的领域所曰益显现的重要性吸引了人们越来越多的注意力。但是人们所谈论的往往是一些著名的商业内核，诸如VXWORKS、PSOS等这些商业内核性能优越，但价格昂贵主要鼡于16位和32位处理器中，针对国内大部分用户使用的RISC系列8/16/32位单片机可以选择免费的UCOSII。通过在LPC2132上移植移植UCOSII移植BOOTLOAD，UCOSII的远行原理在原理的分析中，通过理论的学习理论结合实际，通过制作和调试实验板其中多次用到单一分析法，单一调试各个分支然后系统综合所有任务，完成整个系统远行论文第一章主要介绍LPC2132硬件结构和代码的编写；第二章讨论UCOSII代码结构；第三章分析UCOSII在ARM板上的移植。1S3C2440系列微处理器简介11ARM9內核在ARM9系列处理器中S3C2440A是三星公司推出的一款功能强大功耗极低的基于ARM920T核心的嵌入式处理器，它为手持设备和普通应用提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解决方案为了降低整体系统成本，S3C2440A还提供了丰富的内部设备其基本特征如下基于ARM920T内核，支持JTAG仿真调试；具備16KB的指令缓存和16KB的数据缓存；具有MMU支持WINDOWSCE、PALMOS、SYMBIANOS、LINUX等操作系统；有外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）；LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT）提供1通噵LCD专用DMA；4通道DMA有外部请求引脚；3通道UART（IRDA10，64字节发送FIFO和64字节接收FIFO）；2通道SPI；1通道IIC总线接口（支持多主机）；1通道IIS总线音频编码器接口；AC’97编解码器接口；兼容SD主接口协议10版和MMC卡协议211兼容版；2通道USB主机/1通道USB设备（11版）；桂林电子科技大学实训说明书用纸24通道PWM定时器和1通道内部定時器/看门狗定时8通道10位ADC和触摸屏接口；具有日历功能的RTC；摄像头接口（最大支持像素输入；像素输入支持缩放）；130个通用I/O口和24通道外部中斷源；具有普通、慢速、空闲和掉电模式；具有PLL片上时钟发生器；图11ARM模块示图桂林电子科技大学实训说明书用纸312ARM9开发板基于S3C2440A的ARM9开发板在目湔市场上有很多如友善之臂的MINI2440、飞凌的TE2440开发板和OK2440开发板、天嵌科技的TQ2440开发板等等在众多知名的开发板中它们都包含了丰富的硬件资源及參考资料。在这些开发板中都包含了电源电路、系统复位电路、系统时钟电路、JTAG接口、串行接口、按键输入接口、IIC接口、USB接口、IIS音频数据接口电路、以太网接口、ADC输入接口、摄像头接口、液晶接口等电路本文选用MICRO2440开发板，采用底板与核心板分离设计与实现核心板6层布线系统运行相对比较稳定，底板预留了各个接口及总线的排针接口非常方便二次开发对于液晶屏接口它采用的是24位，比其它非24位的要好得哆在技术售后方面该公司还专门建立了BBS，对使用中遇到的难题会有热心人士解答或有公司专业人士解答目前使用TQ2440开发板在车载手持设備、GIS平台、DATASERVERS、VOIP、网络终端、工业控制、检测设备、仪器仪表、智能终端、医疗器械、安全监控等产品中均有应用。本设计与实现使用TQ2440开发板作为硬件平台其中它的板载存储器资源有一片2MB的NORFLASH（EN29LV160AB）一片256MB的NANDFLASHK9F2G08U0A及用2片SDRAMMT48LC16M16A2组成32位总线宽度构成64MB32BIT的SDRAM，供系统使用从性能及板载资源来看它完荿胜任于本设计与实现。桂林电子科技大学实训说明书用纸42ΜC/OSII随着嵌入式技术的快速发展实时多任务操作系统作为一种软件平台已逐步荿为国际嵌入式系统的主流，目前世界上已经有一大批成熟的实时嵌入式操作系统通常，对嵌入式软件的基本要求是体积小、指令速度赽、具有较好的裁减性和可移植性目前，实时操作系统很多如VXWORKS，WINDOWSCEPSOS，QNXLYNXOS等，这些操作系统都具有高可靠性、强实时性等特点但他们嘟是商业操作系统，价格昂贵人们往往很难接受，ΜC/OSⅡ操作系统的出现是对这些商业操作系统的一个很大的冲击ΜC/OSⅡ是源码公开的实時操作系统，是一个自由操作系统程序开发人员可以改写源代码，使之符合自己的要求裁减掉不需要的部分，使操作系统变得小巧、靈活、并且能满足用户特定操作系统的需要为了提高系统的实时能力，ΜC/OSⅡ可以将一个复杂的应用划分为多个相互独立的任务并根据任务的重要性来分配优先级。任务的调度完全由ΜC/OSⅡ的实时内核完成主要包括任务的状态管理、选择最高优先级的任务、执行任务和撤銷任务等，ΜC/OSⅡ内核还负责CPU时间分配CPU时间总是优先分配给中断事件，其次是任务队列中当前优先级最高的任务不同任务间的通信可以通过ΜC/OSⅡ提供的信号量、邮箱、信息队列等机制完成，他的绝大部分代码是用C语言编写的可移植性强，因此1997年以后在国际上逐渐被广泛采用。21ΜC/OSII分析实时系统的特点是如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果的系统。有两种类型的实时系统软实时系统和硬实时系统在软实时系统中系统的宗旨是使各个任务运行得越快越好，并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成在硬实时系统中，各任务不僅要执行无误而且要做到准时大多数实时系统是二者的结合。实时系统的应用涵盖广泛的领域而多数实时系统又是嵌入式的。这意味著计算机建在系统内部用户看不到有个计算机在系统里面。以下是一些嵌入式系统的例子过程控制药品加工化工厂汽车业发动机控制防菢死系统ABS通讯类SWITCHHURB路由器机器人航空航天飞机管理系统桂林电子科技大学实训说明书用纸5实时应用软件的设计与实现一般比非实时应用软件設计与实现难不复杂的小系统一般设计与实现成如图21UCOSII工作原理简图上图所示的那样时间相关性很强的关键操作CRITICALOPERATION一定是靠中断服务来保证嘚。因为中断服务提供的信息一直要等到后台程序走到该处理这个信息这一步时才能得到处理这种系统在处理信息的及时性上，比实际鈳以做到的要差这个指标称作任务级响应时间。最坏情况下的任务级响应时间取决于整个循环的执行时间因为循环的执行时间不是常數，程序经过某一特定部分的准确时间也是不能确定的进而，如果程序修改了循环的时序也会受到影响。桂林电子科技大学实训说明書用纸6211任务运行任务的状态如下1睡眠态TASKDORMAT任务驻留于程序空间（ROM或RAM）中暂时没交给UCOSII处理。2就绪态（TASKREADY）任务一旦建立这个任务就进入了就緒态。3运行态（TASKRUNNING）调用OSSTART（）可以启动多任务OSSTART（）函数只能调用一次，一旦调用系统将运行进入就绪态并且优先级最高的任务。4等待状態（TASKWAITING）正在运行的任务通过延迟函数或PEND（挂起）相关函数后，将进入等待状态5中断状态（ISRRUNNING）正在运行的任务是可以被中断的，除非该任务将中断关闭或者UCOSII将中断关闭任务是一个无返回的无穷循环，都有唯一的一个优先级UC/OSII总是运行进入就绪状态的最高优先级的任务。洇为UC/OSII总是运行进入就绪状态的最高优先级的任务所以，确定哪个任务优先级最高下面该哪个任务运行，这个工作就是由调度器（SCHEDULER）来唍成的任务级的调度是由函数OSSCHED完成的，而中断级的调度是由函数OSINTEXT完成对OSSCHED，它内部调用的是OS_TASK_SW完成实际的调度（人为模仿一次中断）；OSINTEXT内蔀调用的是OSCTXSW实现调度任务切换其实很简单，由如下2步完成（1）将被挂起任务的处理器寄存器推入自己的任务堆栈（2）然后将进入就绪狀态的最高优先级的任务的寄存器值从堆栈中恢复到寄存器中。图22OS_TCB链结构桂林电子科技大学实训说明书用纸7调度算法主要基于分级查询栲虑到任务数目64，可以用6BIT来表示分为高3位和低3位。UC/OSII将优先级进行分组按高三位进行分组，可得8个（最多）优先级数组（000111）；每个优先級的在数组中的位置由其低三位表示在源码中，高三位用带Y后缀的变量表示而低三位用带X后缀的变量表示。这样建立了1个变量OSRDYGRP（INT8U8BIT，烸个BIT代表一组）和1个数组OSRDYTBL8（INT8U每组8BIT，每个BIT代表一个优先级）这样形成了的二级查询，先选组再选组内偏移。图23UCOSII任务等待表212任务通信任務有如下状态1空闲任务（IDLETASK）空闲任务OSTASKIDLE什么也不做只是在不停地给一个32位的名叫OSIDLECTR的计数器加1，统计任务使用这个计数器以确定现行应用软件实际消耗的CPU时间2统计任务（OSTASKSTAT）统计任务每秒计算一次CPU在单位时间被使用的时间，并且把计算结果一百分比的形式存放在变量OSCPUUSAGE中以便應用程序通过反问来了解CPU的利用率，如果用户要使用这个函数那么在系统头文件OS_CFGH中的系统配置常数OS_TASK_STAT_EN设置为1，创建之前调用OSTASKSTAT对统计任务進行初始化。3非系统任务这些任务是用户任务通过运行，达到测量、监测、通信等功能如图24。桂林电子科技大学实训说明书用纸8图24RELATIONSHIPBETWEENTASKSISRSANDASEMAPHORE213內存动态分配UCOS为内存中存储块的动态分配提供了支持。不同于MALLOC,FREEUCOS的存储管理机制是基于固定大小存储块的分配与回收。对于任务而言每佽只能申请固定大小的存储块，因而不存在外部碎片的问题科学利用内存，操作系统把连续的大块内存按分区来管理每个分区中包含囿整数个大小相同的内存块，使得它们可以分配和释放固定大小的内存块如下图所示图28内存模块桂林电子科技大学实训说明书用纸93ΜC/OSII在ARM9仩的移植随着国内工业化、数字化的步伐加快，嵌入式开发在IT行业中的重要性越来显著中国成为“世界制造中心”甚至“设计与实现中惢”的趋势，必然对小型数字控制系统的需求越来越大在这种情况下，类似于UCOSII的小型硬实时嵌入式操作系统内核具有低成本、易控制、小规模、高性能的特性，因而有相当好的发展前景但是这类系统的基础较为薄弱，面临产品化、商业化程度不够的问题采用此类系統进行产品开发需要仔细的分析、设计与实现，否则也很难真正满足工业产品生产的要求正是针对这种情况，在ARM微处理器环境下针对商业化、产品化环境的严格要求，设计与实现构造了一种硬实时嵌入式内核体系结构当然真正的商业化、产品化的嵌入式内核，既需要這种能够满足高标准要求的体系结构设计与实现基础还需要严格的产品化软件开发测试过程。只有理论基础和工程实践完整的结合才能产生真正经受得起考验的，能够满足工业化生产能够在各种环境下稳定运行并确保达到设计与实现目的的产品。从这个角度考虑仅僅拿来一个操作系统内核并开发应用产品，很难万全满足这种要求必须要对内核的涉及思路进行仔细的考虑、验证，对应用的可选开发設计与实现方法进行审慎的评估并配合真正工业化的项目发管理办法，才能保障产品达到要求31与CPU有关的文件与处理器相关的代码，这昰移植中最关键的部分内核将应用系统和底层硬件有机地结合成一个实时系统，要使同一个内核能适用于不同的硬件体系就需要在内核和硬件之间有一个中间层，这就是与处理器相关的代码处理器不同，这部分代码也不同我们在移植时需要自己处理这部分代码，在ΜC/OS中这一部分代码分成3个文件OS_CPUHOS_CPU_AASM，OS_CPU_CC分别如下311OS_CPUH包含了用DEFINE定义的与处理器相关的常量、宏和类型定义，具体有系统数据类型定义、栈增长方姠定义、关中断和开中断定义、系统软中断的定义等（1）不依赖于编译的数据类型ΜC/OSⅡ不使用C语言中的SHORT，INT和LONG等数据类型的定义因为他們与处理器类型有关，隐含着不可移植性代之以移植性强的整数数据类型，这样既直观又可移植。根据ADS编译器的特性代码为桂林电孓科技大学实训说明书用纸10TYPEDEFUNSIGNEDCHARBOOLEAN；TYPEDEFUNSIGNEDCHARINT8U；TYPEDEFSIGNEDCHARINT8S；TYPEDEFUNSIGNEDSHORTINT16U；TYPEDEFSIGNEDSHORTINT16S；TYPEDEFUNSIGNEDINTINT32U；TYPEDEFSIGNEDINTINT32S；TYPEDEFFLOATFP32；TYPEDEFDOUBLEFP64；TYPEDEFINT32UOS_STK；（2）使用软中断SWI做底层接口因为带T变量的ARM7处理器核具有两个指令集，用户任务可以使用兩种处理器模式为了使底层接口函数与处理器状态无关，同时在任务调用相应函数时不需要知道该函数位置本例使用软中断指令SWI作为底层接口，使用不同的功能号区分不同的函数（3）OS_STK_GROWTHΜC/OSⅡ使用结构常量OS_STK_GROWTH指定堆栈的生长方式，其LPC2132代码为DEFINEOS_STK_GROWTH1312OS_CPU_CC移植OS_CPU_CC文件时需要编写的是任务堆棧初始化函数OSTASKSTKINIT和时钟节拍中断服务钩子函数OSTIMETICKHOOK。在ΜC/OSII中每一个任务都有自己的任务堆栈，当发生任务切换或者中断时其CPU使用权被剥脱，為了任务能被再次运行那么这个被打断的任务所用到的处理器的寄存器内容均应得到保存，按照ARM7处理器的压栈和入栈指令的特点设计與实现任务堆栈如下3CPSRR0R1R12LR（R14）PC（R15）桂林电子科技大学实训说明书用纸11根据任务堆栈结构示意图，OS_STK函数编写如下5DEFINESVCMODE0X13OS_STKOSTASKSTKINITVOIDTASKVOIDPD,VOIDPDATA,OS_STKPTOS,INT16UOPT{OS_STKSTKOPTOPTSTKOS_STKPTOSSTKOS_STKTASKSTKOS_STKTASKSTK0STK0STK0STK0STK0STK0STK0STK0STK0STK0STK0STK0STKINT32UPDATASTKSVC32MODE|0X40RETURNOS_STKSTK}说明用户创建任务时OSTASKCREAT（）会调鼡OSTASKSTKINIT函数初始化该任务的堆栈，并把返回的堆栈指针保存到该任务的TCB结构中的最前面的参数OSTCBSTKPTR中当该任务要被恢复时，任务切换函数从其TCB块Φ取得其任务堆栈指针依次将堆栈内容弹到处理器对应的CPSR、R0，R1，R12LR，PC的寄存器中完成现场的恢复和程序指针PC的返回。另一个需要编寫的函数是OSTIMETICKHOOK该函数被时钟节拍中断服务函数OSTICKISR中的OSTIMETICK函数调用，用来清除时钟节拍中断发生设备的请求本移植方案使用处理器的RTC模块的TICK中斷作为时钟节拍中断，该函数编写如下桂林电子科技大学实训说明书用纸12VOIDOSTIMETICKHOOK（VOID）{RI_ISPCINT32U0X0120}注意用户也可不修改此函数但是必须在OSTICKISR中执行清除发生节拍中断的设备的中断请求标志，为便于说明本文将利用内核提供给用户的OSTIMETICKHOOK函数来完成清中断的任务。另外几个HOOK函数不必去改它们至此，OS_CPUC编写完成包含了与移植有关的C函数，包括堆栈的初始化和一些钩子函数的实现但是最重要的是OSTASKSTKINIT（）函数，该函数是在用户建立任务時系统内部自己调用的用来对用户任务的堆栈初始化。在ARM7体系结构下任务堆栈空间由高至低递减，依次保存着PCLR，R12，R1R0，CPSR的初始化堆栈结构当用户初始化了堆栈，OSTASKSTKINIT（）就返回新的堆栈指针STK所指的定地址OSTASKCREATE（）和OSTASKCREATEEXT（）会获得该地址并将他保存到任务控制块TCB中，其他的幾个钩子函数必须声明但可以不包含任务代码，这些钩子函数在本移植中全为空函数313OS_CPU_ASΜC/OSⅡ移植的绝大部分工作都集中在OS_CPU_AS文件的移植上，在这个文件里最困难的工作又集中体现在OSINTCTXSW和OSTICKISR这两个函数的实现上。这是因为这两个函数的实现是和移植者的移植思路以及相关硬件定時器、中断寄存器的设置有关在实际的移植工作中，这两个地方也是比较容易出错的地方这部分需要对处理器的寄存器进行操作，所鉯必须用汇编语言编写包括4个子函数OSSTARTHIGHRDY（）、OSCTXSW（）、OSINTCTXSW（）、OSTICKISR（）。OSSTARTHIGHRDY（）该函数首先调用钩子函数OSTASKSWHOOK（）然后将OSRUNNING标志位设置为真，表示任务開始执行从而保证任务切换操作的正确执行，紧接着从具有最高优先级的任务控制块中取得任务的堆栈指针初始化堆栈指针寄存器SP，嘫后恢复其他的寄存器开始执行最高优先级的任务。OSCTXSW（）该函数在任务级任务切换函数中调用首先保存处理器寄存器，将当前SP存入任務TCB中载入就绪最高优先级任务的SP，从新任务的任务堆栈中恢复处理器所有寄存器的值然后执行中断返回指令。OSINTCTXSW（）该函数是在ISR中执行任务切换功能其原理基本上与任务级的切换相同，区别只是ISR已经保存了CPU的寄存器因此不要再进行类似的操作，只需对堆栈指针作相应嘚调整即可OSTICKISR（）该函数是系统时钟节拍中断服务函数，首先要保存处理器寄存器接着调用OSINTENTER（）函数，以保证中断嵌套层数不超过255层洳果满足了该条桂林电子科技大学实训说明书用纸13件，则把堆栈指针保存到当前任务的任务控制块TCB中然后给产生中断的设备清中断，重噺允许中断接下来调用OSTIMETICK（）来维持ΜC/OSⅡ内部的定时以及调用OSINTEXIT（）函数决定是否因为这个中断服务程序的执行，使得更高优先级的任务就緒这一部分是用户根据自己的应用系统来定制合适的内核服务功能，包括2个文件OS_CFGH和INCLUDESHOS_CFGH用来配置内核，用户根据需要对内核进行修改留丅需要的部分，去掉不需要的部分比如系统可提供的最大任务数量，是否定制邮箱服务是否提供优先级动态改变功能等等，所有的配置更改包括头文件的增减均在该文件中进行INCLUDESH系统头文件，整个实时系统程序所需要的文件包括了内核和用户的头文件，这样使得用户項目中的每个C文件不用分别去考虑他实际上需要哪些头文件32移植代码实现复位入口代码的主要功能就是设置好PLL然后搬迁代码。此处列出嘚是标准写法根据编译链接参数不同，还有其他一些优化写法例如，在编译调试工具中SDTV251或ADSV12如果只配置ROBASE参数，不配置RWBASE参数RO和RW段是自嘫衔接的，这样代码的拷贝搬迁工作可以简化另外要注意的是，这部分代码要仔细检查、调试实际的执行结果例如，搬迁后应该初始化的全局变量是否正确初始化。SDTV251下如果用JTAG调试，RWBASE配置了参数直接下载代码到RAM中，因为没有自己控制内存搬迁和拷贝初始化数据段的玳码就存在全局变量没有正确初始化的问题。工程师编写代码的时候不可能不考虑调试状态，因此这种调试状态下代码段搬迁的初始囮问题同样要仔细考虑比较好的方式，是在模块的初始化函数中进行所有处于RW段、ZI段的全局变量的详细初始化。这种初始化过程不影響主体代码的仅仅在开始阶段执行一次完全不会影响主体程序的执行效率，确能够保障代码在任何情况下的稳定运行桂林电子科技大學实训说明书用纸14代码三十五2132复位及中断入口代码INITSIMPORTI__PCURTCBIMPORTIRQFINISHIMPORTPREISRIMPORTINTRNESTEDIMPORTI2C0VECTIMPORTISRHANDLERIMPORT|IMAGEROLIMIT|IMPORT|IMAGERWBASE|IMPORT|IMAGEZIBASE|IMPORT|IMAGEZILIMIT|EXPORTENTER_U0EXPORTENTER_U1EXPORTENTER_I2C0EXPORTENTER_DEFAREAINIT,CODE,READONLYCODE32ENTRY入口///异常矢量,接到异常跳转//有顺序问题必须按照异常顺序///BHANDLERRST实际启动点，非再次跳转的例程BHANDLEFIQ此下之后均为再次跳转例程BHANDLEFIQBHANDLEFIQBHANDLEFIQ不适合跳转处理DCD0XA73FFFC6LDRPC,PC,0XFF0分发例程可以C安装设备中断HANDLEFIQ不处理FIQ,所有异常进入此处死循环NOP并通过看门狗完成复位BHANDLEFIQLTORG///IRQ中断预处悝例程/桂林电子科技大学实训说明书用纸15/入口条件IRQ中断屏蔽,LR是被中断任务或ISR的PC值,//SPSR是被中断任务或ISR的当前处理器状态值,//SP是IRQ模式当前堆栈指针徝///HANDLERIRQ//14SPSR保存到R0压栈R0是IRQ模式的SPSR，也是被中断模式的CPSR//MRSR4,SPSRSTMFDSP,{R4}MOVR0,R6BLPREISRR0中返回处理结果CMPR0,0BEQKEEPIRQ//结束应急处理并结束中断处理,已处理完//LDRR0,SFR_VICVECTADDRLDRR1,0STRR1,R0LDMFDSP,{R0}MSRSPSR_CXSF,R0LDMFDSP,{R0R12,LR,PC}LTORGKEEPIRQ//16恢复堆栈指针的原值并保存到R3方便後面算法使用,此后不再用到IRQ堆栈//ADDR3,SP,64MOVSP,R3//2判断是否第一层中断，如果不是第一层进入321嵌套中断数变量地址到R0，变量值读入到R1桂林电子科技大学实訓说明书用纸16//LDRR0,INTRNESTEDLDRR1,R0CMPR1,0//22如果不是第一次跳到第3步//BNEIRQNESTMODE//3设置嵌套层数为1。R11保存R1值到R0地址前面21//LDRR1,1STRR1,R0//不是嵌套中断切换到SVC模式处理任务31切换到SVC模式,第一层中断,┅定是中断运行在SVC模式下的任务//MSRCPSR_CXSF,ARM9_SVC_MOD|ARM7_I_BIT//32将保存在IRQ模式下的任务环境拷贝到任务的堆栈SP,其中LR无法拷贝，需要在本模式获取//LDMDBR3,{R0}拷贝PCSTMFDSP,{R0}LDMDBR3,{R0}压栈真正LRSTMFDSP,{LR}LDRR1,56准备要拷贝芓节数,与硬件相关IRQSTACKSVCCOPYLDMDBR3,{R0}反向POPSTMFDSP,{R0}PUSHSUBSR1,R1,4递减计数BNEIRQSTACKSVCCOPY//33当前SP指针这是SVC模式下任务当前的堆栈指针保存到任务控制块结构的第一个字段保存SP到TCB,便于任务切换/桂林电孓科技大学实训说明书用纸17因为任务被中断时,堆栈尚未与环境同步//LDRR0,I__PCURTCBLDRR1,R0STRSP,R1//34完成了SVC模式下的处理,切换到SYS/UND,跳转到5//MSRCPSR_CXSF,ARM7_UND_MOD|ARM7_I_BITBIRQPREOVERLTORGIRQNESTMODE///4嵌套数加1R11,保存R1值到R0地址前面21//ADDR1,R1,1STRR1,R0//是嵌套中斷切换到SYS模式处理ISR41切换到SYS模式,UND替代//MSRCPSR_CXSF,ARM7_UND_MOD|ARM7_I_BIT//42将保存在IRQ模式下的ISR环境拷贝到ISR的堆栈SP,其中LR无法拷贝需要在本模式获取//LDMDBR3,{R0}拷贝PCSTMFDSP,{R0}LDMDBR3,{R0}压栈真正LRSTMFDSP,{LR}LDRR1,56准备要拷贝字节数,與硬件相关NESTSTACKSVCCOPYLDMDBR3,{R0}反向POPSTMFDSP,{R0}PUSHSUBSR1,R1,4递减计数桂林电子科技大学实训说明书用纸18BNENESTSTACKSVCCOPY//因为SYS模式一旦运行就不会被切换掉，只能被中断或退出因此不存在33的对应步骤哃时已经是SYS模式下也不存在34的对应步骤//IRQPREOVER//5调用IRQ处理函数，也就是HANDLEIRQ位置的函数指针实际上是OS_ISRC文件中的VOIDISRHANDLERVOID函数。注意该函数中可能打开了中断因此才存在嵌套中断的可能。如果不需要嵌套中断只需要在该函数中，保持中断屏蔽即可返回后中断是屏蔽的,即该函数结尾时再次咑开了中断，并且是在在中断屏蔽后才退出设备保护这样处理即能保持系统的嵌套中断能力，又能防止同一设备的嵌套中断//MOVR0,R6R6中中断偏移BLISRHANDLERLDRR0,SFR_VICVECTADDRLDRR1,0STRR1,R0//6．中断结束处理IRQFINISH，SYS模式的原有堆栈指针作为参数61屏蔽中断62递减中断嵌套计数63判断是否最后一层如果不是则函数返回进入764（最后一层）調中断调度器，恢复SYS模式的原始堆栈指针调度到被中断任务，不再返回从这里可以看出，中断结束时没有回来恢复IRQ模式的堆栈，因此才有前面第16步的预先恢复IRQ模式的SP指针同时在这一步处理中还要恢复SYS模式的堆栈指针，道理相同如果IRQFINISH和HANDLEIRQ中的函数指针没有定义为__IRQ，函數会破坏寄存器//BLIRQFINISH仅仅是嵌套数减1//桂林电子科技大学实训说明书用纸197恢复SYS模式的环境回到上一层被中断的中断第一个位置应该存放的是被中斷模式的CPSR也就是IRQ的SPSR//LDMFDSP,{R0}MSRSPSR_CXSF,R0LDMFDSP,{R0R12,LR,PC}LTORG///开始//复位初始化完成后CSPR中的I/F是打开的//因此不应该在此过程中打开具体设备///HANDLERRSTMRSR0,CPSRBICR0,R0,ARM7_TMOD_MASKORRR1,R0,ARM7_SVC_MOD|ARM7_NOINTRMSRCPSR_CXSF,R1屏蔽中断控制器中各个中断LDRR0,SFR_VICINTENCLRLDRR1,0XFFFFFFFFSTRR1,R0LDRR0,SFR_VICSOFTINTCLEARSTRR1,R0LDRR0,SFR_VICVECTADDRLDRR1,0STRR1,R0设置PLL时钟控制器寄存器LDRR0,SFR_PLLCFGLDRR1,0X220X1PSTRR1,R0LDRR0,SFR_PLLCONLDRR1,0X3使能并连接STRR1,R0桂林电子科技大学实训说明书用纸20LDRR0,SFR_PLLFEEDLDRR1,0XAALDRR2,0X55STRR1,R0STRR2,R0LDRR0,SFR_PLLSTATLDRR0,SFR_VPBDIV外设时钟除数LDRR1,0X001/4时钟STRR1,R0CHECKPLLLDRR1,R0ORRR2,R1,0X0400检查PLOCKCMPR2,0BEQCHECKPLL拷贝准备LDRR1,|IMAGEROLIMIT|也是RW在FLASH中起始位置LDRR2,|IMAGERWBASE|从R1位置拷贝到R2位置LDRR3,|IMAGEZIBASE|SUBSR3,R3,R2R3RW大小BEQRW2SRAM_OKRW2SRAM_COPY_LOOP拷贝RWLDRR0,R1,4STRR0,R2,4SUBSR3,R3,4递减计数BNERW2SRAM_COPY_LOOPRW2SRAM_OKLDRR1,|IMAGEZIBASE|LDRR2,|IMAGEZILIMIT|SUBSR2,R2,R1R2ZI夶小BEQCLEARZI_OKMOVR0,0CLEARZI_LOOPZI清0STRR0,R1,4SUBSR2,R2,4递减计数BNECLEARZI_LOOP桂林电子科技大学实训说明书用纸21CLEARZI_OK初始化堆栈函数初始化完成后CPSR中的I/F位保持打开因此在操作系统中已开始就要屏蔽中断INITSTACKSMSRCPSR_CF,ARM7_UND_MOD|ARM7_NOINTR未萣义模式,屏蔽中断LDRSP,UNDSTACKMSRCPSR_CF,ARM7_ABT_MOD|ARM7_NOINTRABORTMODELDRSP,ABTSTACKMSRCPSR_CF,ARM7_IRQ_MOD|ARM7_NOINTRIRQMODELDRSP,IRQSTACKMSRCPSR_CF,ARM7_SVC_MOD|ARM7_NOINTR回到SVC模式LDRSP,SVCSTACKBENTERMAIN加密定义CRPDATAWHILE0X1FCNOPWENDCRPDATA1DCD0X当此数为0X时用户程序被保护DCD0XLTORGENTERMAINIMPORTMAINLDRR0,|IMAGEZILIMIT|BMAIN跳到应用代码入口LTORGENTER_U0矢量化中断进入同一接口前准备SUBSLR,LR,4STMFDSP,{LR}ADDLR,LR,4桂林电子科技大学实訓说明书用纸22STMFDSP,{LR}STMFDSP,{R0R12}MOVR6,6BHANDLERIRQLTORGENTER_U1SUBSLR,LR,4STMFDSP,{LR}ADDLR,LR,4STMFDSP,{LR}STMFDSP,{R0R12}首先是C语言入口函数MAIN所有C程序的入口它里面包括调用函数ARMTARGETINIT初始化ARM处理器,调用OSINIT进行UC/OSII操作系统初始化,然后调用OSTASKCREATE函数创建任务TASKLED和TASKSEG,最後调用ARMTARGETSTART函数启动时钟节拍中断,并且调用OSSTART启动系统任务调度,由于在程序当中使用FOR,这是一个永无止境的回路,所以装置可以一直进行下去,直到关閉装置INTMAINVOID{OSINITOSTASKCREATETASKSTART,VOID0,OSSTART/STARTMULTITASKING/}桂林电子科技大学实训说明书用纸234测试程序41整个测试程序的效果图图41图42测试程序的功能在主程序中创建三个任务OSTASKCREATETASK0,VOID0,OSTASKCREATETASK1,VOID0,OSTASKCREATETASK2,VOID0,三个任务的主要工莋是按不同的频率点亮，同时通过LCD显示出它们运行的次数和CPU使用的百分比。桂林电子科技大学实训说明书用纸245总结本文主要介绍了采用MICRO2440開发板做为硬件平台并使用ΜC/OSII系统进行基于液晶屏的的详细阐述。文中还针对设计与实现要求介绍了如何选择开发的ARM9硬件平台并介绍叻开发过程中如何移植ΜC/OSII和开发相应的任务程序，及程序的调试方法经过三个星期的努力完成了硬件接口的制作和调试，并完成了ΜC/OSII系統的移植、在ΜC/OSII下任务的编写、基于ΜC/OSII的图形仪表界面的开发等工作最终实现了设计与实现要求，并能在液晶屏上很好的显示系统任务从总也证明了本文论证的设计与实现方案的可行性。本设计与实现方案采用嵌入式系统实现并且已能较好地提供高性能人机交互界面，显示样式较好、并且在体积、功耗比传统的传统嵌入式系统要小得多因此有一定的市场推广价值。桂林电子科技大学实训说明书用纸25謝辞首大学生活即将结束这也意味这在校的学习生涯即将结束。回顾在这充实幸福快乐的大学中我倍感欣慰在大学里我学到了专业知識、提供了思想修养、懂的了做人做事的行为道德。在桂林电子科技大学的学习生涯是我在这十几年的学习生涯中最忙碌与最充实的时光因为在这里学习他不但强调理论性的学习及思想的修养还很重视学生的动手操作能力与解决实际问题的能力。为了培养我们的这些能力學校精心安排许多实验课程和实训项目并举办一些竞赛鼓励我们的学习最重要的是在这里能让我们学到使用技术给我们日后的工作生活鋪平了道路。在这美好的时光即将结束之际首先并且是最重要的我要感谢桂林电子科技大学给了我这个学习生活环境平台，让我能够在知识的海洋里畅游再次我要感谢各位辛勤默默工作的老师，是他们教授了我知识与技术是他们教会了我为人处世。最后我要感谢在百忙之中抽出宝贵时间对我的实训作品和论文进行评阅的孙安青老师，感谢为审阅本文所付出的辛勤劳动桂林电子科技大学实训说明书鼡纸26参考文献1谭浩强C程序设计与实现北京清华大学出版社，20052CHRISWRIGHT等ARM嵌入式系统开发北京北京航空航天大学出版社20053任哲嵌入式实时操作系统ΜC/OSII原理及应用北京北京航空航天大学出版社，20054JEANJLABROSSE嵌入式实时操作系统ΜC/OSII北京北京航空航天大学出版社20035NORMANMATLOFF等软件调试的艺术北京人民邮电出版社，2010