嵌入式系统设计与实例开发 ——ARM与C/OS-Ⅱ 电子科技大学 电子工程学院 田世君 http://一、基于ARM的嵌入式 系统软件结构设计 C/OS-II的特点 C/OS-II的移植 GUI的实现 文件系统的实现 C/OS的性能（1） 公开源代码 可移植性（Portable） 绝大部分 C/OS-II的源码是用移植性很强的ANSI C写的。和微处理器硬件相关的那部分是用汇编语言写的。汇编语言写的部分已经压到最低限度，使得UC/OS-II便于移植到其他微处理器上。UC/OS-II可以在绝大多数8位、16位、32位以至64位微处理器、微控制器 、数字信号处理器（DSP）上运行。 可固化（ROMable） UC/OS-II是为嵌入式应用而设计的，这就意味着，只要读者有固化手段（C编译、连接、下载和固化），UC/OS-II可以嵌入到读者的产品中成为产品的一部分。 可裁剪（Scalable） 可以只使用UC/OS-II中应用程序需要的那些系统服务。也就是说某产品可以只使用很少几个UC/OS-II调用，而另一个产品则使用了几乎所有UC/OS-II的功能，这样可以减少产品中的UC/OS-II所需的存储器空间（RAM和ROM）。这种可剪裁性是靠条件编译实现的。 C/OS的性能（2） 占先式（Preemptive） 多任务 C/OS-II可以管理64个任务，然而，目前这一版本保留8个给系统。应用程序最多可以有56个任务，。 可确定性 全部UC/OS-II的函数调用与服务的执行时间具有可确定性。 任务栈 每个任务有自己单独的栈，UC/OS-II允许每个任务有不同的栈空间，以便压低应用程序对RAM的需求。 系统服务 C/OS-II提供很多系统服务，例如邮箱、消息队列、信号量、块大小固定的内存的申请与释放、时间相关函数等。 中断管理 中断可以使正在执行的任务暂时挂起，如果优先级更高的任务被该中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套全部退出后立即执行，中断嵌套层数可达255层。 稳定性与可靠性 前后台系统 ISR ISR 后台前台 ISR 时间 多任务(MultiTask) 非占先式(Non-Preemptive) 占先式(Preemptive) COS-II在ARM7上的移植 所谓移植，是指使一个实时操作系统能够在某个微处理器平台上运行。COS-II的主要代码都是由标准的C语言写成的，移植方便。 移植COS-II满足的条件 处理器的C编译器能产生可重入代码 在程序中可以打开或者关闭中断 处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在10—1000Hz之间） 处理器支承能够容纳一定量数据的硬件堆栈 处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器存储和读出到堆栈（或者内存）的指令 什么是可重入代码 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。 可重入代码举例 程序1：可重入型函数 void swap(int *x, int *y) { int temp; temp=*x; *x=*y; *y=temp; } 非可重入代码举例 程序2：非可重入型函数 int temp; void swap(int *x, int *y) { temp=*x; *x=*y; *y=temp; } 打开/关闭中断 在COS-II中，可以通过： OS_ENTER_CRITICAL () 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。 处理器支持中断并且能产生定时中断 COS-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。ARM7TDMI的处理器上可以产生定时器中断。 本系统工作在60MHz的主频下，定时器的中断的频率为1000Hz。也就是系统的响应时间为1ms。 处理器支持硬件堆栈 COS-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COS-II多任务调度的基础。 ARM7处理器中有专门的指令处理堆栈，可以灵活的使用堆栈。