程序设计技术

所谓移植，就是使选用的实时内核能在某个特定的微处理器上运行。为了方便移植，大部分的实时操作系统代码是用C语言编写的，但仍需要用C和汇编语言编写一些与微处理器相关的代码，这是因为有一些操作只能通过汇编语言来实现。由于所有的实时操作系统在设计时就已经充分考虑了可移植性，所以移植相对来说是比较容易的。下面就以在LPC2290上移植μC/OS - II为例说明移植的过程。

要移植操作系统，必须明白操作系统对微处理器的要求，这就要求用户必须对所选微处理器和操作系统深入了解，还要对所使用的编译器透彻了解。例如：要使μC/Os -Il正常运行，微处理器必须满足以下要求：

①微处理器的C编译器能产生可重人代码；

②用C语言就可以打开和关闭中断；

③微处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常为10-100 Hz）；

④微处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈（一般是几千字节）；

⑤微处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器读出并存储到堆栈或内存中的指令。

我们所选的LPC2200微控制器可以满足第③、④和⑤点的要求，使用ADSl.2的C编译器可以满足第①、②点要求。在判断我们的方案合适后，接下来的工作就是移植操作系统了。一般的操作系统会有移植说明，但是，因为用户所选择的微处理器各异，所以移植部分的代码不可能统一提供。移植一个操作系统，用户自己编写一些移植代码是在所难免的。这些代码的大小取决于用户所选用的操作系统和移植的目标微处理器。在操作系统相同的情况下，微处理器的不同决定了移植代码的工作量。

在确定所选的微处理器和编译器能够满足所选的实时操作系统后，就可以动手编写移植代码了。这里以μC/OS - II的移植为例，移植工作包括以下几个内容：

》用# define设置一个常量的值(OS_CPU. H)；

》声明10个数据类型(OS_CPU. H)；

》用# define声明3个宏(Os- CPU．H);

》用C语言编写6个简单的函数( OS_CPU_C．C)；

》编写4个汇编语言函数(0S_CPU_A．ASM)。

具体到我们选择的ARM微处理器上，移植μC/os - II就是要编写3个文件：

OS_CPU．H、OS-CPU_C．C和OS_CPU_A．ASM。在这里，我们所用的编译器为ADSl.2，所以将OS_CPU_A．ASM的后缀名改为OS_CPU_A．S。至于为什么编写这些代码是很容易理

解的，例如：声明10个数据类型，这是因为操作系统μc/Os -II的作者为了增强系统的移植性，使用了一些标准编译器不能识别的符号，如“INT8U”，在使用者选定自己的微处理器和编译器后就需要给这个“INT8U”一个确切的宏定义。对于移植的具体细节请参考相关资料，在这里就不再详细叙述。

图z-l硬件调试环境

1．t arget.C

程序清单L2.2 系统时钟中断的初始化函数

target．c文件中还要根据用户的需要增加一些内容。应用实例中增加了定时／计数器1 的初始化（见程序清单L2-3）和调用了I2C的初始化等部分内容。它们与IRQ文件中的相关设置一起定义了两个IRQ中断，分别是定时／计数器1的中断和I2C的中断。

程序清单L2-3 定时／计数器1中断的初始化函数

void TimerlInit(void)

{

T1IR= Oxffffffff;

T1TC= oo;

T1TCR= ax01; ／／开始计数

T1MCR=Ox03;

T1MR0=(Fpclk／1000)；／／定时中断间隔为1ms

}

因为需要进行中断处理，所以还需要在中断向量控制器的初始化函数中添加内容（见程序清单L2-4）。具体方法在第5章和第15章中有详细介绍。

程序清单L2-4 中断向量控制器的初始化函数

void VICInit( void)

{

extern void IRQ_Handler(void) ;

extern void TimerO_Handler(void) ;

extern void I2c_Handler(void) ;

extern void Timerl_Handler(void);

extern void UARTO_Handler(vaid);

VIClntEnClr = Oxffffffff ;

VICDefVectAddr = (uint32)IRQ_Handler;

VICVectAddrl = ( uint32)Timerl_Handler ;

VICVectCntll = (Ox20 | Ox05) ;

VICVectAddr0 = ( uint32) TimerO_Handler ;

VICVectCntl0 = (Ox20 | 0x04);

VICIntEnable = 1<<4;

VICVectAddr12 = (uint32) I2c_Handler ;

VICVectCntl12 = (Ox20 | 9) ;

VICVectAddr5 = ( uint32) UARTO_Handler;

VICvectCntl5 = (Ox20 | Ox06);

VICIntEnable = 1<< 6;

}

另外，需要注意的是，在目标板初始化函数TargetInit()中添加调用定时／计数器Tl初始化函数的代码。

I2C的初始化程序在其中间件文件中实现，这一部分内容可以参考周立功公司提供的源代码。我们需要做的是在目标板初始化函数Targetlnit()添加如下代码：

12cInit(30000)；／／初始化I2C总线的频率为30 000 Hz

在target．c文件中，有一段初始化串口UARTO的代码，这部分内容在本书应用的例子中没有用到，而是在系统键盘任务中根据实际串口发送任务的需要对串口进行了初始化。当然用户也可以根据自己的需要来更改这段程序，并且在主程序中调用它来初始化串口。

注意：在普通的应用中，用户是通过调用Targetlnit()函数（见程序清单L2-5）初始化目标板。这里有一个问题要特别注意，千万不要在启动多任务以前调用Targetlnit()函数，因为该函数打开了时钟节拍中断。至于为什么不可以在启动多任务之前打开时钟节拍中断，请参考介绍μC/OS - II的相关书籍。

程序清单L2-5 目标板的初始化函数

vaid Targetlnit(vaid)

{

OS_EWER_CRITICAL( ) ;

srand ((INT32U) Targetini);

VIClnit() ;

TimerOInit( ) ;

TimerIInit() ;

I2clnit(30000) ;

OS_EXIT_CRITICAL( ) ;

}

式中：n为任务总个数；为任务i执行一次的最长时间；为任务i的周期；U（n）为CPU

利用系数的上限。

随着任务数目增加，操作系统的负荷也加重，可供任务利用的CPU机时下降，即U（n）随着任务数目的增加而下降，如表3-1所列。

例如：系统有5个任务，它们的周期和最长执行时间如表3-2所列。

表3-2所列的5个任务总共占用71%的CPU机时，小于u(5)=74.3%，满足测试公式的要求，可以正常调度。但实际情况往往不能满足RMA的假设，任务在执行过程中被挂起是经

常发生的，因此C．中最好包括可能被挂起的时间。

如果RMA的测试公式得到充分满足，则系统可以正常调度；否则系统的正常运行难以保证。必须调整任务划分方案，甚至更换CPU，提高CPU的性能，使得同样的任务可以在更短的时间内执行完（即T：不变，C，下降），测试公式就可以得到满足。