嵌入式实时操作系统μCOS原理与实践实验教程1
嵌入式实时操作系统实验报告
嵌入式操作系统实验报告系别：班级：学号：姓名：2013.12实验一嵌入式开发环境的建立一、实验目的通过此实验系统，读者可以了解嵌入式实时操作系统uC/OS-II 的内核机制和运行原理。
本实验系统展示了uC/OS-II 各方面的管理功能，包括信号量、队列、内存、时钟等。
在各个实验中具体介绍了uC/OS-II 的相关函数。
读者在做实验的同时能够结合理论知识加以分析，了解各个函数的作用和嵌入式应用程序的设计方法，最终对整个uC/OS-II 和嵌入式操作系统的应用有较为清楚的认识。
二、实验步骤1. 安装集成开发环境LambdaEDU集成开发环境LambdaEDU 的安装文件夹为 LambdaEDU ，其中有一个名为“Setup.exe”的文件，直接双击该文件便可启动安装过程。
具体的安装指导请看“LambdaEDU 安装手册.doc”文件。
当 LambdaEDU 安装完毕之后，我们看到的是一个空的界面，现在就开始一步一步地将我们的实验项目建立并运行起来。
2. 建立项目为了我们的实验运行起来，需要建立1 个项目基于x86 虚拟机的标准应用项目。
通过点击“文件”、“新建”、“项目”开始根据向导创建一个项目。
在随后出现的对话框中选择“Tool/标准应用项目”，点击下一步，开始创建一个标准的可执行的应用程序项目。
在随后出现的对话框中填入项目名称“ucos_x86_demo”。
点击“下一步”。
选择“pc386 uC/OS-II 应用(x86)”作为该项目的应用框架。
点击“下一步”选择“pc386_elf_tra_debug”作为该项目的基本配置。
点击“完成”。
新创建的项目“ucos_x86_demo”将会被添加到项目列表。
src 文件夹下保存了该项目中包含的源文件。
ucos2 文件夹中包含了移植到x86 虚拟机的全部代码。
init.c 文件是基于ucos2和本虚拟机的一个应用程序。
在进行ucos2 内核实验中，只需要替换init.c 文件，即可。
第1章 μCOS-II与嵌入式实时操作系统-文档资料
µC/OS-II 操作系统标准教程
人民邮电出版社 出版 杨宗德，张兵 编著 2009年3月
2019/2/21
人民邮电出版社出版 杨宗德编著
1
µC/OS-II 操作系统标准教程
第一章 µC/OS-II与嵌入式实时操作系统
1
实时操作系统概述
2
µC/OS-II内核源代码文档结构
2019/2/21
人民邮电出版社出版 杨宗德编著
15
µC/OS-II 操作系统标准教程
习题
• （1）实时操作系统所遵循的设计原则是什么？实时操作系统与通用操作系 统之间的主要区别是什么？常见的实时操作系统有哪些，主要应用到哪些 领域？
• （2）根据内核是否可以被抢占，实时操作系统分为哪两类，主要区别是什 么？ • （3）基于操作系统的应用程序开发与前后台程序开发有什么区别，各有什 么特点？ • （4）什么是临界状态，什么是可重入函数和不可重入函数？ • （5）临界状态处理的办法有哪些，为什么在操作系统中使用了大量的临界 状态？试分析应用于ARM处理器的µC/OS-II系统中临界状态的处理办法。
3
µC/OS-II基本概念
2019/2/21
人民邮电出版社出版 杨宗德编著
2
µC/OS-II 操作系统标准教程
嵌入式软件系统基本模型
应 用 程 序 层 （ A p p lic a tio n ） FS文 件 系 统 图 形 界 面 GUI 系统管理接口
实 时 操 作 系 统 内 核 系 统 （ RTO S） 板 级 支 持 包 （ BSP） 硬件层
人民邮电出版社出版 杨宗德编著
13
µC/OS-II 操作系统标准教程
嵌入式实时操作系统μCOS原理与实践1
4、文件管理：
对外存中信息进行管理的文件系统
关于μC/OS-II
•UCOSII 是一个可以基于ROM 运行的、可裁减的 、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性， 特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作 系统性能相当的实时操作系统(RTOS)。为了提供 最好的移植性能，UCOSII 最大程度上使用ANSI C 语言进行开发，并且已经移植到近40 多种处理器 体系上，涵盖了从8 位到64 位各种CPU(包括DSP) 。
• 事件
两个任务通过事件进行通讯的示意图所示：
注释：任务1 是发信方，任务2 是收信方。任务1 负责把信息发送到 时间上，这项操作叫做发送事件。任务2 通过读取事件操作对事件进 行查询，如果有信息则读取，否则等待。读事件操作叫做请求事件。
事件控制块（ECB）
• 为了把描述事件的数据结构统一起来，UCOSII 使用叫做事件控制 块(ECB)的数据结构来描述诸如信号量、邮箱（消息邮箱）和消息 队列这些事件。事件控制块中包含包括等待任务表在内的所有有关 事件的数据，事件控制块结构体定义如下： • typedef struct { INT8U OSEventType; //事件的类型 INT16U OSEventCnt; //信号量计数器 void *OSEventPtr; //消息或消息队列的指针 INT8U OSEventGrp; //等待事件的任务组 INT8U OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE];//任务等待表 #if OS_EVENT_NAME_EN > 0u INT8U *OSEventName; //事件名 #endif } OS_EVENT;
UCOSII中与任务相关的几个函数
1） 建立任务函数
嵌入式实时操作系统μCOS原理与实践
内做出响应，任务能够及
精简版面和资源，以最大
到各种形态和尺寸的嵌入
时响应事件的发生。
程度地利用嵌入式设备的
式设备中。
硬件资源。
μCOS的内核组件
任务管理器 ⚙️
中断控制器
时钟管理器 ⏰
中央处理器上的任务即可视为
μCOS使用中断控制器来传递突
μCOS使用时钟管理器来定时和
μCOS中的任务，μCOS使用任
人工智能
分布式系统
μCOS正在通过与人工智能技术的结合，实现自适
μCOS正在实践能跨显著通信协议的分布式任务启
应、自主和自学的操作系统特征，为智能硬件全新
动、任务同步和互相通讯，建造新型的"μCOS-微
的智能附加值和服务提供支持。
服务"形态，为分布式嵌入式实时操作系统提供更
加广泛的应用场景。
号量的任务会等待以执行特定操作的请求，其他任
并使用该消息。
务在必要时释放资源或发信号进行协助。
邮箱
μCOS使用邮箱实现任务断类型
中断服务例程
μCOS支持软件中断和硬件中断。硬件中断是由
μCOS的中断服务例程包括自定义的函数，处理
CPU控制器中的硬件线程触发，而软件中断是
定义和开发用户贡献的应用程序。
μCOS在汽车行业的应用
汽车嵌入式系统
D ashb o ard
μCOS在汽车行业具有广泛的应用，用于控制复杂
μCOS可作为车载多媒体和导航系统的运行平台，
汽车嵌入式系统，如控制发动机、变速器、红外线
具备实时实时处理能力，提高安全性能和用户体验。
传感器等。
自动驾驶汽车
μCOS在自动驾驶汽车行业有很大的应用潜力，可
嵌入式实时操作系统μCOS原理与实践-程序说明
教材 ：嵌入式实时操作系统μC/OS分析与实践 电子工业出版社 作者:卢有亮 luyl@ 电子科技大学能源科学与工程学院
1 概述
给出的说明是将程序移植到虚拟WINDOWS平台的说明。 文件包括 1.从网站下载μC/OS操作系统的源代 码（不能用于商业用途） ； 2.笔者实现的实例程序（可使用可参考）； 3.针对虚拟平台的移植代码。
本文件首先给出文件结构 然后给出VC6工程的结构及运行示例
2.文件结构
2.1UCOS子目录下的文件
UCOS\CPU子目录下是与移植相关的文件
UCOS\SOURS\CONFIG子目录下是配置文件
2.2 USER子目录下的文件
user.h是书上说有示例程序的声明 user.c是书上说有示例程序的实现代码
2.3根目录下的文件
VC工程组文件和工程文件等 main.c是整个项目（操作系统+移植+演示任务代码）入口文件
3 在VC6上的工程
打开ucos_vc.dsw即可看到左边界面 所有演示例子都在user.c中 在main.c中可调用其中的函数
如内存管理的例子，按书上找到函数名TaskM,将其他的部分注释掉，将 这一部分取消注释。按运行可看到运行结果，然后可查看代码。
谢谢！
《μCOS嵌入式操作系统》实验指导书
μCOS嵌入式操作系统实验指导书说明《嵌入式系统及应用实验指导书》包含：嵌入式开发板的硬件结构与u-boot基本命令、uClinux的多任务机制及其编程、uClinux的内存管理机制及其编程、在51单片机上移植μC/OS-II和在ARM7单片机上移植μC/OS-II 实验指导，适合电子与信息类专业的学生学习使用。
目录实验一嵌入式开发板的硬件结构与U-BOOT基本命令 (1)实验二UCLINUX的多任务机制及其编程 (6)实验三UCLINUX的内存管理机制及其编程 (9)实验四在51单片机上移植ΜC/OS-II (17)实验五在ARM7单片机上移植ΜC/OS-II (21)实验一嵌入式开发板的硬件结构与u-boot基本命令一、实验目的1、能够使用Embest IDE for ARM集成开发环境及ARM软件模拟器；2、通过实验掌握u-boot基本命令。
二、实验原理Bootloader代码是器件复位后进入操作系统前执行的一段代码，通过该代码初始化处理器各寄存器和片上外设，建立存储器映射图以及初始化堆栈，从而为操作系统提供基本的运行环境。
由于Bootloader与CPU和开发板配置有关，不可能有通用的Bootloader，因此需要根据具体情况进行移植。
嵌入式系统U-boot是当前流行、功能强大的Bootloader。
U-Boot用于多种嵌入式CPU的Bootloader程序，U-Boot支持ARM、PowerPC等多种架构的处理器，也支持Linux、NetBSD和Vx—Works等操作系统。
这里采用U—Boot 的版本为U-boot-1．1．6。
（1）U-Boot目录结构U-Boot目录结构如下：board是一些与现有开发板有关的文件，比如makefile和u-boot．1ds等都与具体开发板的硬件和地址分配有关；common 是与体系结构无关的文件，可实现各种命令的C文件；cpu是CPU相关文件，其子目录都是以U-boot支持的CPU命名，比如子目录arm920t，mips，s3e44bO 和nios等，每个特定的子目录都包括cpu．c，interrupt．C和start.s；doc是说明文档；drivers是通用设备驱动程序，比如：各种网卡、支持CFI的Flash 和USB总线等；fs是支持文件系统的文件，U—Boot可支持cramfs，fat，fdos,jffs2等文件；net是与网络有关的代码，比如：BOOTP协议、TFTP协议和NFS文件系统的实现；lib_arm是与ARM体系结构相关的代码；tools 是创建S-Record的格式文件和U-Boot images的工具。
嵌入式实时操作系统(μCOS-II)原理与应用-目录与正文-最新版第一部分
目录学习情境一、嵌入式系统概述及集成环境的搭建与使用 (1)一、知识要点：嵌入式系统概述 (1)1．嵌入式系统基本概念 (1)2．嵌入式系统的特点 (2)3．嵌入式系统的应用领域 (3)（1）工业控制领域 (3)（2）信息家电 (4)（3）交通管理、环境监测、医疗仪器 (4)（4）嵌入式Internet应用 (4)（5）军事国防领域 (5)4．嵌入式系统的发展 (6)5．嵌入式系统的开发流程 (7)6．嵌入式系统的调试 (10)（1）在线仿真器（ICE）方式 (10)（2）在线调试器（ICD）方式 (11)（3）监控器方式 (11)7．基于μCOS-Ⅱ的嵌入式系统软件体系结构 (11)二、技能要求：嵌入式系统交叉开发环境的搭建 (2)1．交叉开发环境 (2)2．使用集成开发环境进行软件开发的流程 (2)3．ARM ADS集成开发工具及其组成 (3)（1）ADS集成开发工具 (3)（2）ADS集成开发工具的组成 (3)案例1．ADS 1.2的安装 (4)案例2．ADS集成开发环境的使用 (5)（1）新建工程 (5)（2）配置新建工程 (6)（3）添加文件，完成编译与链接，并生成目标文件.......... 错误！未定义书签。
案例3．其它工具的使用 .............................................................................. 错误！未定义书签。
（1）仿真器的连接与使用................................ 错误！未定义书签。
（2）超级终端的设置及映像下载.......................... 错误！未定义书签。
（3）Source Insight代码编辑器的使用.................... 错误！未定义书签。
学习情境二、嵌入式平台的接口驱动................................................................... 错误！未定义书签。
嵌入式实时操作系统UC教案范文
嵌入式实时操作系统UC/OS-II原理及应用第1章嵌入式实时操作系统的基本概念1.1 计算机操作系统1.1.1 什么是计算机操作系统1、计算机体系构架2、操作系统的作用：1）对计算机系统的主要资源进行管理；2）向计算机用户提供相关服务；3）隐藏计算机硬件，为应用程序提供透明的操作环境。
1.1.2 操作系统的作用和功能1、操作系统的作用为应用程序提供一个界面友好，性能稳定、安全，效率高，操作方便的虚拟计算机2、操作系统的功能1）处理器管理2）存储管理3）设备管理4）文件管理5）网络和通信管理6）提供用户接口1.2 嵌入式系统和嵌入式操作系统1.2.1 嵌入式系统的基本概念1、什么是嵌入式系统2、嵌入式系统的发展历程微型计算机→单板机→单片机→单片系统3、嵌入式系统的特点1）专用性强2）可裁剪性好3）实时性与可靠性好4）功耗低1.2.2 嵌入式操作系统1、什么是嵌入式操作系统运行在嵌入式硬件平台上，对整个系统及其所操作的部件、装置等资源进行统一协调、指挥和控制的系统软件2、嵌入式操作系统的特点1）微型化2）可裁剪性3）实时性4）高可靠性5）易移植性3、实时操作系统能及时响应外部事件的请求，并能及时控制所有实时设备与实时任务协调运行，且能在一个规定的时间内完成对事件的处理，这种操作系统称为实时操作系统。
4、实时操作系统的基本要求1）实时系统的计算必须产生正确的结果。
（逻辑或功能正确）Logical or Function Correctness)2）实时系统的计算必须在预定的时间内完成。
（时间正确）Timing Correctness5、实时操作系统的分类1）硬实时操作系统（极严格的时间内完成实时任务）2）软实时操作系统（系统完成实时任务的截止时间要求不十分严格）1.2.3 实时操作系统需要满足的条件1、实时操作系统应满足的条件1）必须是多任务操作系统2）任务的切换时间与系统中的任务数无关3）中断延迟的时间可预知并尽可能短1.2.4 嵌入式系统的任务及嵌入实时操作系统1、嵌入式系统的任务由于嵌入式系统所完成的是对一个装置或设备的控制任务，任务的功能相对固定，因此在一般情况下嵌入式实时操作系统所支持的典型任务应该是一个无限循环结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PPT和全部代码下载 /15441
补充，各个例子的运行结果展示1
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
准备工作
阅读《嵌入式实时操作系统μC/OS原理与 实践》P24-40 2.1任务管理的重要数据结 构，为以后的实验做准备
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
补充，各个例子的运行结果展示2
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
下次实验的准备
预习《嵌入式实时操作系统μC/OS原理与 实践》P73-80任务的调度为下次试验做准 备
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第5学时
让任务阻塞式延时
3.重新编译，运行。使用任务管理器查看 系统利用率。
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第5学时
让任务阻塞式延时
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
实验列表
第1学时 第2学时 第3学时 第4学时 第5学时 第6学时 第7学时 第8学时 第9学时 第10学时 第11学时 第12学时 第13学时 第14学时 第15学时 跑第一个任务 调试模式跑第一个任务 任务的创建 操作系统初始化 让任务阻塞式延时 两个任务交替运行 理解任务堆栈和任务切换 理解多任务的启动 任务的挂起和恢复 信号量管理实验 互斥信号量管理实验 事件标志组管理实验 消息邮箱管理实验 消息队列管理实验 内存管理实验
PPT和全部代码下载 /15441
实验前言
实验参考书：《嵌入式实时操作系统 μC/OS原理与实践》2012 电子工业出版社 实验前需学习对应部分 实验中对得到的结论需进行分析并交报告， 做到知其然而知其所以然 对VC开发环境部熟悉的同学在实验中逐步 掌握
PPT和全部代码下载 /15441
下次实验的准备工作
阅读《嵌入式实时操作系统μC/OS原理与 实践》P67-72任务的挂起和恢复
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第9学时 任务的挂起和恢复 1.编译运行代码，输入选项3继续运行程序 2.运行查看结果
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第1学时
跑第一个任务
本实验的目的是了解嵌入式实时操作系统μCOS 代码结构，将其跑起来得到直观的认识。 实验步骤 1.将包含全部实验代码的压缩文件解压缩 2.将VC6开发环境打开 3.打开ucosexperiment目录下的ucos_vc.dsw 4.用全部编译（rebuild all）编译程序，运行程 序，根据窗口提示输出，获得感性认识！ 5.根据教材P246页图7.1及7.1.1和7.1.2的内容， 写出文件目录结构的说明，说明嵌入式实时操作 系统μCOS都由哪些部分组成
第3学时 任务的创建
掌握任务创建的过程 步骤 1. 去掉前面的断点，找到main.c中 OSTaskCreate(FirstTask, 0, &TaskStk[5][TASK_STK_SIZE-1], 5);函数，设置 断点，并按F5调试运行，运行代码的时候输入1， 在运行到断点时，按F11追进函数内部，再按 F10单步运行，与书上51页进行比较。 2。画出该函数运行完成后的就绪表和就绪组， 任务控制块空闲链表和任务链表。
第8学时 理解多任务的启动 1.使用原始代码 2.查看在main.c，在OSStart();处设置断点。 3.调试模式运行，跟踪进OSStart，然后单 步运行。参考P83-85分析代码。 5.画出OSStart流程图 4.说明OSStart的功能，说明多任务启动的 标志是什么
新浪交流微群：
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第1学时
跑第一个任务
6.VC环境下，在工程上点鼠标右键，查看工程的 设计 7.打开main.c,编辑使#define Experiment 1,使用 REBUILD ALL 进行编译，找到可执行文件的输出 目录，记录下来 8.使用菜单或快捷按钮再次执行编译好的程序。查 看运行结果并记录，查看main.c及usercode.c,分 析main.c及usercode.c代码。 9.说明任务堆栈的定义位置，任务在什么时候被创 建，任务在什么时候获得运行。 10.自己修改代码，减少延时时间，或将每次加1 改为其他算法，查看效果！
4.记录实验过程，说明发生这种变化的原 理。
下次实验前准备：继续看2.1，加深对操作 系统采用的重要数据结构的理解
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第6学时 两个任务交替运行 1.编译运行代码，输入选项2运行程序 2.运行查看结果
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
下次实验的准备工作
阅读《嵌入式实时操作系统μC/OS原理与 实践》P95-97任务延时函数OSTimeDly
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第7学时 理解任务堆栈和任务切换
1.使用原始代码 2.查看在main.c，说明两个用户任务的堆 栈都是什么，堆栈的地址是怎么传递给任 务创建函数的。 3.在OS_Sched函数中设置断点。跟踪调试， 说明OS_Sched实现了哪些功能，画出流 程图 4.继续调试OS_TASK_SW，根据书章2.1 中对堆栈的描述，论述压栈和退栈的处理 过程。 新浪交流微群：
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第2学时 调试模式跑第一个任务
3.如果程序中有其他断点，去掉 4.在usercode.c中的 printf(“welcome to embeded system\n”);处设置断点。 （设置断点，在代码处按右键，insert breakpoint） 5.按F5以调试模式运行代码 6.如果有其他断点，去掉，再按F5 7.当到设定的断点处停下时，将VC窗口缩小，调整输出 的窗口使两个窗口同时显示在屏幕上 8.按F10单步执行，查看输出 9. 发现在延时代码循环中无法调试，在 printf(“j=%d\n”,j++);加断点，按F5
PPT和全部代码下载 /15441
下次实验的准备
预习《嵌入式实时操作系统μC/OS原理与 实践》P83-84多任务的启动为下次试验做 准备
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第4学时 操作系统初始化
步骤 1. 找到操作系统初始化函数OSInit，在其中设置 断点，并按F5调试运行，观察OSInit执行的过程， 与书上44页2.3操作系统的初始化进行比较，记 录OSINIT都做了什么工作 2。画出OSINIT后的就绪表和就绪组，任务控制 块空闲链表和任务链表（参考书上2.1,2.2,2.3） 3.记录所有过程，说明OSINIT之后系统的状况
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第2学时 调试模式跑第一个任务
10.在观察窗口watch window输入j, 连续按 F5查看j的变化和屏幕的输出。 11.按SHIFT+F5或使用菜单结束调试，记 录 12说明watch window的作用，尝试在 watch window中输入操作系统的重要全局 变量，P247表7.1,观察他们的值
嵌入式实时操作系统μC/OS原 理与实践
实验教程
学校：电子科技大学 学院： 教师：
交流用新浪微群：
在网上观看视频（土豆、优酷） /playlist/id/15295771/ 作者卢有亮 图书PPT和全部代码下载/15441 作者卢有亮 图书PPT和全部代码下载/15441
第5学时 让任务阻塞式延时
掌握操作系统的初始化过程 步骤 1.不改动代码，输入参数1，全速运行，打开WINDOWS任务管理器，查看， 如图
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第5学时
让任务阻塞式延时
2.修改代码，使用阻塞式延时，查看书上 95页3.2.3，修改延时代码
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
下次实验的准备工作
阅读《嵌入式实时操作系统μC/OS原理与 实践》P41-43任务控制块的初始化，P5154任务的创建
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第2学时 调试模式跑第一个任务
本实验的目的在于学会使用VC的调试模式 运行和调试操作系统。 步骤 1.在上次实验的基础上不改动代码，打开 工程 2.在usercode.c中的 printf(“welcome to embeded system\n”);处 设置断点。
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
第3学时
任务创建的过程
3.记录所有过程，说明OSTaskCreate都做了哪 些工作，任务FirstTask的任务控制块实体是什么， 在创建结束时其任务控制块的内容又是什么。记 录下来。 4.试着自己编写一个带输出的简单的函数，然后 使用OSTaskCreate创建这个函数，修改MAIN.c， 在输入1的时候创建这个函数。自己编写的函数 保存在usercode.c中，并注意在usercode.h中添 加函数声明。修改完成后重新编译执行。
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
下次实验的准备工作
阅读《嵌入式实时操作系统μC/OS原理与 实践》P44-50操作系统的初始化
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441
新浪交流微群：
PPT和全部代码下载 /15441