μCOS-II移植到ARM处理器上的几个要点

　　一、uCOS II在ARM处理器上移植过程中的中断处理

　　uCOS II是一个源码公开、可移植、可固化、可剪裁和抢占式的实时多任务操作系统，其大部分源码是用ANSI C编写，与处理器硬件相关的部分使用汇编语言编写。总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，以便于移植到任何一种其它的CPU上。

　　uCOS II最多可支持56个任务，其内核为占先式，总是执行就绪态的优先级最高的任务，并支持Semaphore （信号量）、Mailbox （邮箱）、MessageQueue（消息队列）等多种常用的进程间通信机制。与大多商用RTOS不同的是，uCOS II公开所有的源代码。并可以免费获得，只对商业应用收取少量License费用。

　　uCOS II移植跟OS_CUP_C.C、OS_CPU_A.S、OS_CPU.H 3个文件有关，中断处理的移植占据了很大一部分内容。作为移植的一个重点，本文以标准中断（IRQ）为例讨论了移植中的中断处理。

　　1 uCOS II系统结构

　　uCOS II的软硬件体系结构如图1。应用程序处于整个系统的顶层。每个任务都可以认为自己独占了CPU，因而可以设计成为一个无限循环。大部分代码是使用ANSI C语言书写的，因此uCOS II的可移植性较好。尽管如此，仍然需要使用C和汇编语言写一些处理器相关的代码。uCOS II的移植需要满足以下要求：

　　1）处理器的C编译器可以产生可重入代码：可以使用C调用进入和退出Critical Code（临界区代码）；

　　2）处理器必须支持硬件中断，并且需要一个定时中断源；

　　3）处理器需能容纳一定数据的硬件堆栈；

　　4）处理器需有能在CPU寄存器与内存和堆栈交换数据的指令。

　　移植uCOS II的主要工作就是处理器和编译器相关代码以及BSP（Board Support Package）的编写。uCOS II处理器无关的代码提供uCOS II的系统服务，应用程序可以使用这些API函数进行内存管理、任务间通信以及创建、删除任务等。

　　2 uCOS II移植过程中需要注意的几个问题

　　uCOS II移植的中断处理跟ARM体系结构和uCOS II处理中断的过程有关，必须注意这2个方面的问题才能高效移植。

　　2.1 ARM 处理器7种操作模式

　　用户模式（USER MODE）是ARM 通常执行状态，用于执行大多数应用程序；快速中断模式（FIQ MODE）支持数据传输或通道处理；中断模式（IRQ MODE）用于通用中断处理；超级用户模式（SVC MODE）是一种操作系统受保护的模式：数据中止模式（ABT MODE）指令预取指中止、数据中止时进入该模式；未定义模式（UND MODE）当执行未定义的指令时进入该模式；系统模式（SYS MODE）是操作系统一种特许的用户模式。

　　除了用户模式之外，其他模式都归为特权模式，特权模式用于中断服务、异常或者访问受保护的资源。

　　特权模式中除系统模式之外另5种模式又称为异常模式，在移植过程中必须设置中断向量表来处理异常。uCOS II的移植主要处理标准中断（IRQ）、快速中断（FIQ）和软件中断（SWI）。

　　2.2 uCOS II中断响应的过程

　　以IRQ中断为例，假设CRPS中I_bit位为0，当有IRQ中断时，CPU强制进入IRQ模式，当前的CPSR拷贝到SPSR_irq中，PC值保存在LR_irq中，置CPSR中的I位以关闭IRQ中断。数据保存之后，CPU强行从0X00000018开始执行，PC值保存了OS_CPU_IRQ_ISR（）的地址， 然后执行OS_CPU_IRQ_ISR（）。在OS_CPU_IRQ_ISR（）中OS_CPU_IRQ_ISR_Handler（）被调用来检测中断源并执行中断。OS_CPU_IRQ_ISR_Handler（）返回以后，OS_CPU_IRQ_ISR（）又调用OSIntExit（）来确认是否有比ISR优先级更高的任务要执行。如果当前中断任务仍然是优先级最高的任务，OSIntExit（）返回，OS_CPU_IRQ_ISR（）弹出中断堆栈，如果优先级更高的任务需要执行，OSIntExit（）调用OSIntCtxSw（）执行优先级更高的任务。

　　2.3 uCOS II的临界段代码

　　uCOS II使用关中断来保护临界代码。它定义了2个宏来开中断（OS_EXIT_CRITICAL（）），关中断（OS_ENTER_CRITICAL（））。OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）有3种方法来实现，uCOS II建议使用第3种方法可以保存当前处理器状态的值。

　　3 uCOS II移植过程中的中断处理

　　uCOS II中断处理跟CRT.S、OS_CPU_A.S和BSP.C有关，其移植过程主要有以下几个步骤。

　　3.1 在CRT.S中设置中断向量表

　　ARM的中断向量表位于ROM 的最底部，其地址范围为0X00000000～0X0000001C，设置如下：

　　VECTORS:LDR PC，RESET_ADDR

　　LDR PC，UNDEF_ADDR

　　LDR PC，SWI_ADDR

　　LDR PC，PABT_ADDR

　　LDR PC，DABT_ADDR

　　NOP /*保留向量*/

　　LDR PC，IRQ_ADDR

　　LDR PC，FIQ_ADDR

　　RESET_ADDR：。 WORD RESET_HANDLER

　　UNDEF_ADDR：.WORD UNDEF—HANDLER

　　SWI_ADDR：.WORD SWI HANDLER

　　PABT_ADDR：.WORD PABT_HANDLER

　　DABT_ADDR：.WORD DABT_ HANDLER

　　.WORD 0 /*保留地址*/

　　IRQ_ADDR：.WORD IRQ_HANDLER

　　FIQ_ADDR：.WORD FIQ HANDLER

　　UNDEF_HANDLER:B UNDEF_HANDLER

　　SWI_HANDLER： B SWI_HANDLER

　　PABT_HANDLER： B PABT_HANDLER

　　DABT_HANDLER： B DABT_HANDLER

　　IRQ_HANDLER： B OS_CPU_IRQ_ISR

　　/*跳转到OS_CPU_IRQ_ISR（在OS_CPU_A.S中）*/

　　FIQ_HANDLER： B OS_CPU_FIQ_ISR

　　/*跳转到OS_CPU_FIQ_ISR（在OS_CPU_A.S中） */

　　这里设置了标准中断异常（IRQ）和快速中断异常（FIQ）的中断入口，其余异常都设置为死循环，当发生这些异常的时候，必须使系统复位才能退出死循环。

　　3.2 移植中断任务切换

　　中断任务切换（OSIntCtxSw）和任务切换函数（OSCtxSw）比较相似，主要有以下几步组成：

　　1）调用OSTask SwHook（）

　　2）OSPrioCur=OSPrioHighRdy

　　3）OSTCBCur=OSTCBHighRdy

　　4）SP=OSTCBHighRdy-》OSTCBStkPtr

　　//获取高优先级的任务堆栈指针

　　5）从高优先级的任务的堆栈中弹出高优先级的任务上下文

　　6）执行高优先级的任务