嵌入式操作系统课程实验指导书

《嵌入式操作系统》课程 实验指导书 《嵌入式操作系统》课程实验指导书

I 目 录 前 言..................................................I

实验一 多任务及调度实验..............................1

基本信息.......................................................1

实验预习.......................................................1

实验过程.......................................................2

实验数据和实验结果记录.......................................7

实验结果分析..................................................8

实验二 任务同步实验..................................8

基本信息.......................................................8

实验预习.......................................................8

实验过程.......................................................9

实验数据和实验结果记录......................................12

实验结果分析.................................................12

实验三 信号量集实验.................................12

基本信息......................................................12

实验预习......................................................13

实验过程......................................................13

实验数据和实验结果记录......................................13

实验结果分析.................................................14

实验四 51单片机移植实验............................14

基本信息......................................................14

实验预习......................................................14

实验过程......................................................15

实验数据和实验结果记录......................................15

实验结果分析.................................................15 《嵌入式操作系统》课程实验指导书 I 前 言

《嵌入式操作系统》课程为软件工程本科专业嵌入式系统与应用方向的专业方向课。本课程以一个源码开放的嵌入式实时操作系统的内核µC/OS-Ⅱ为例，介绍嵌入式实时操作系统内核的任务管理和调度、系统时钟和节拍服务、时间管理、中断、任务的通信和同步、内存的简单管理原理，以及移植方法。 µC/OS-Ⅱ是一种可移植、可固化、可裁剪及可剥夺型的多任务实时内核（RTOS），适用于各种微处理器和微控制器。其性能足可媲美于商用内核，在某些方面甚至更佳。所有代码用ANSI C语言编写，具有良好的可移植性。 通过对µC/OS-Ⅱ源代码的分析与描述、讲解多任务实时系统的基本原理，学生可以学到内核结构、调度算法、任务切换、时间管理、任务问通信与同步及存储空间的动态分配等知识。 学习本课程旨在使学生掌握嵌入式操作系统的基本原理及实现技术，详究计算机硬件与操作系统之间的关系、学习计算机系统软件的编写方法，对培养学生设计开发计算机系统软件的能力有重要作用。该课程为今后进行嵌入式系统的构建、嵌入式软件开发、以及深刻理解先修课程如操作系统、微型计算机原理与接口技术、单片机技术与应用等能起到事半功倍的作用。 本课程的实验环节是对理论知识的综合运用，根据理论课教学进度，循序渐进，将课本知识应用于实际系统，并可以根据自己的思路设计、修改参考程序，通过观察程序运行结果，加深对操作系统、特别是多任务系统的基本原理和方法的理解，掌握计算机系统软件的基本设计方法。在培养学生理论联系实际、实际动手能力的同时，着重培养学生思考问题、解决问题的能力和创造能力。通过实验着重培养学生阅读优秀源代码、掌握调试手段和方法、处理实验数据以及分析与总结实验结果等方面的能力。 实验用主要仪器设备：微型计算机、操作系统源代码、可嵌入汇编的编译器。 《嵌入式操作系统》课程实验指导书

1 实验一实验一 多任务及调度实验

基本信息 实验课程：嵌入式操作系统 设课形式：非独立 课程学分：2 实验项目：多任务及调度实验 项目类型：设计 项目学时：2 实验预习 实验目的和要求：实验目的和要求： 1、熟悉µC/OS-Ⅱ中多任务的建立与启动过程； 2、掌握任务函数的设计、主函数与任务函数之间参数传递的方法； 3、掌握基于同一函数建立多个任务的方法。 实验内容和原理或涉及的知识点： 1、在PC机DOS环境中实验µC/OS-Ⅱ的多任务。 2、建立4个任务，每个任务使用屏幕的一部分，分别循环显示“0”、“1”、“2”、“3”4个字符。即，任务0循环显示“0”，任务1循环显示“1”，依此类推。 3、各任务显示内容不可混杂在一起。 4、4个任务函数可分别编制，也可统一到一个函数中。 实验条件： 1、装有Windows操作系统的微型计算机； 2、Borland C++软件。 3、µC/OS-Ⅱ源代码。 4、µC/OS-Ⅱ在PC机、DOS下的移植代码。 5、PC机中进行屏幕、键盘操作的函数源代码。 实验设计方案： 1、熟悉使用µC/OS-Ⅱ进行应用程序设计的基本模式、任务函数的结构（无限循环结构、加入延时）。 2、熟悉建立任务的函数OSTaskCreate()的各个参数的含义、任务堆栈对于每个任务的作用。 3、熟悉屏幕与键盘操作函数的使用。 4、分别编写4个任务函数。 《嵌入式操作系统》课程实验指导书 2 5、统一编写任务函数，考虑不同参数的传递。

实验过程 1、根据实验预习阶段的实验设计方案，编写应用程序。参考代码如下。 #include "includes.h"

#define TASK_STK_SIZE 512 #define TASK0_SCREEN_FROM 0 #define TASK0_SCREEN_TO 14 #define TASK1_SCREEN_FROM 20 #define TASK1_SCREEN_TO 34 #define TASK2_SCREEN_FROM 40 #define TASK2_SCREEN_TO 54 #define TASK3_SCREEN_FROM 60 #define TASK3_SCREEN_TO 74 #define TASK0_PRIO 0 #define TASK1_PRIO 2 #define TASK2_PRIO 4 #define TASK3_PRIO 6

OS_STK Task0Stk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK Task1Stk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK Task2Stk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK Task3Stk[TASK_STK_SIZE];

INT16S key; void Task0(void *pdata); void Task1(void *pdata); void Task2(void *pdata); void Task3(void *pdata);

void main(void) { OSInit();

PC_DOSSaveReturn(); PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw);

OSTaskCreate(Task0, "0", &Task0Stk[TASK_STK_SIZE - 1], TASK0_PRIO); OSStart(); } 《嵌入式操作系统》课程实验指导书 3 void Task0(void *pdata) { #if OS_CRITICAL_METHOD == 3 OS_CPU_SR cpu_sr; #endif

static INT8U x = TASK0_SCREEN_FROM, y = 0; OS_ENTER_CRITICAL(); PC_VectSet(0x08, OSTickISR); PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC); OS_EXIT_CRITICAL();

OSStatInit(); OSTaskCreate(Task1, "1", &Task1Stk[TASK_STK_SIZE - 1], TASK1_PRIO); OSTaskCreate(Task2, "2", &Task2Stk[TASK_STK_SIZE - 1], TASK2_PRIO); OSTaskCreate(Task3, "3", &Task3Stk[TASK_STK_SIZE - 1], TASK3_PRIO);

for (;;) { if (x == TASK0_SCREEN_TO) { x = TASK0_SCREEN_FROM; y += 2; }

PC_DispChar(x, y, *(char *)pdata, DISP_BGND_BLACK + DISP_FGND_WHITE); x++;

if (PC_GetKey(&key) == TRUE) if (key == 0x1B) PC_DOSReturn();

OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0); } }

void Task1(void *pdata) { #if OS_CRITICAL == 3 OS_CPU_SR cpu_sr; #endif