今天突然有个想法,是否在其他结构比较简单的平台上移植比较容易一点,正好同学有一个凌阳的精简板,反正今天是星期天,就当是休息了。 首先肯定是去熟悉SPCE061A的结构和IDE了。主要是存储器结构、指令系统和中断这几个部分。本来不是做这个的,没有必要深究,总体看看,知道在哪些地方查就行,所以看到很快。于是摆好uCOS系统的资料,按照移植步骤,一个个文件、函数地写好,其他没有什么,就是时间节拍比较难一点,用了不少时间写,主要是去熟悉凌阳的中断系统,了解几个寄存器的用法。按照标准移植函数步骤写下来,代码也就10来行。 在这里我想说的不是如何移植,而是编译。凌阳的IDE说实话肯定是不太完善的。因为我同学本科的时候做过,那个时候似乎听他提到过这个问题。不过我今天算是感受到了。 写好文件,编译——我的错,有一个函数写错了,编译没有通过。然后我改了。编译,???怎么回事,还是这个错误? 大体是这样的,我写了一个OSTaskSw函数(原本想写OSCtxSw的),结果,这个IDE居然还真的认出来一个OSTaskSw,我当时就晕了,我好像在内核里没有看到过这个函数嘛。我赶紧去内核查找一下,没有嘛。我把OSTaskSw函数改成OSCtxSw(OS_CPU.H里),再编译,还是有。更晕了~ 这个错误是这样报的: Error L0080: The external symbol "_memset" has not a public definition. Error L0080: The external symbol "_OSTaskSw" has not a public definition. memset嘛好说,这应该是我没有包含某个库文件,我只是知道这是个字符串处理函数,应该在string.h里面,但是包含了它,还是有这个错误(现在还没有解决,惭愧~),但是OSTaskSw都没有了还给我报什么? 后来我想,这个IDE是GCC的,是不是因为增量编译,链接的时候用了以前的文件?干脆把所有以前编译生成的文件删除了(用clear没有用),再编译,嘿嘿,还真的没有这个错误了。I 服了HIM。确实没有用过,问题都不好找。 今天比较晚了,明天来解决另一个问题吧!我怀疑最大的可能是在工程文件的组织上有问题,应该好好梳理一下。因为我发现,编译应用程序文件是没有错的,Build的时候才出现。
心头憋得慌,一大早就跑到实验室来调试。弄了半天,把include文件夹中的memset搜索了一遍,就只有一个string.h里面有嘛。哪里还有其他的哩?难道我包含的地方不对?“SPCE061A.h”包含在includes.h中,能够使用,按说所有.c文件都包含includes.h,放在这里是没有问题的嘛。不过上天要它说不行,我也没辙啊~ 没办法,上网查查吧。 一说是版本问题!我意识到,好像以前看过一个版本,在OSTask.c中好像是没有用到memset函数。那下载一个老版本的来实验一下,总不能让我去改内核吧,改出来更多问题,得不偿失。我下的是2.00的。 经过一番挣扎一般的调试(很久都没有怎么用过凌阳的IDE,很多功能不会用了,又不知道其Bug,出了问题就只好老老实实重新编译等等,确实很累),总算调通了。 经过记录下来——为了系统化,把uCOS标准移植伪码加上对比。
移植准备: ucOS-II的移植主要涉及以下三个文件: OS_CPU.H OS_CPU_A.ASM OS_CPU_C.C 移植的工作包括以下几个内容: 1. 在 OS_CPU.H 文件中 声明10个数据类型 BOOLEAN INT8U INT8S INT16U INT16S INT32U INT32S FP32 FP64 OS_STK 声明三个宏 OS_ENTER_CRITICAL() OS_EXIT_CRITICAL() OS_TASK_SW() 设置一个常量的值 OS_STK_GROWTH 2. 编写四个汇编语言函数 (OS_CPU_A.ASM) OSStartHighRdy() OSCtxSw() OSIntCtxSw() OSTickISR() 3. 用C语言编写六个简单的函数 (OS_CPU_C.C) OSTaskStkInit() OSTaskCreateHook() OSTaskDelHook() OSTaskSwHook() OSTaskStatHook() OSTimeTickHook() ……………… 4. 一般认为上面几个方面就构成了整个移植要做的工作,其实我认为还应该包含对Includes.h和OS_CFG.H的配置,因为这些决定了操作系统的功能和编译的环境。 移植工作:
1、OS_CPU.H 根据凌阳的数据结构特点,定义如下: typedef unsigned char BOOLEAN; typedef unsigned char INT8U; typedef signed char INT8S; typedef unsigned int INT16U; typedef signed int INT16S; typedef unsigned long INT32U; typedef signed long INT32S; typedef float FP32; typedef double FP64;
typedef unsigned int OS_STK;
#define OS_CRITICAL_METHOD 2
#if OS_CRITICAL_METHOD == 2 /*一般都使用第二种方法*/ #define OS_ENTER_CRITICAL() __asm__("INT OFF /n/t") /*关中断*/ #define OS_EXIT_CRITICAL() __asm__("INT IRQ /n/t" "INT FIQ /n/t") /*开中断*/ #endif
#define OS_STK_GROWTH 1 /*堆栈增长方式,凌阳是从高向低增长*/
#define OS_TASK_SW() OSCtxSw() /*任务切换函数*/
*这里需要说明的是,很多编译器由于支持软中断,所以,这里通常使用的是软中断进入管理模式,然后进行任务切换(例如在ARM7中)。但是凌阳没有软中断,只好通过函数调用的方式进行,而不是让某个中断向量指向OSCtxSw()。
到这里,OS_CPU.H的工作大体就是这么多了。 2、OS_CPU_C.C 在这个文件中,最重要的是OSTaskStkInit()函数的编写,其他Hook函数用来扩展内核功能而不去修改内核结构。 先来看看一般堆栈需要初始化成什么样子: l 保存参数(这个视情况而定,因为有些处理器的参数是通过寄存器传递的;如ARM7) l 保存任务地址,用于保存当前任务(由于凌阳的段寄存器没用,为0,保存task+1) l 处理器状态字(凌阳应该是SR吧,反正我保存的是SR) l 中断返回地址保存(这个好像不太重要,我看ARM7里面就没有保存) l 寄存器组 按照这个步骤,编写如下: 这里注意,版本不同,声明的类型也有不同,在2.52中是OS_STK。 void *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, void *ptos, INT16U opt) { OS_STK *stk;
opt = opt; stk = (OS_STK *)ptos; *stk-- = *((INT16U*)pdata); // *stk-- = *((INT16U*)task); //为0,不需要保存 *stk-- = *((INT16U*)task + 1); *stk-- = (INT16U)0x0000; //SR不能乱放东西的,因为这个是程序执行用到的 *stk-- = (INT16U)0x5555; //这些就可以随便放了为了调试方便,可以放一些有意义的数值 *stk-- = (INT16U)0x4444; *stk-- = (INT16U)0x3333; *stk-- = (INT16U)0x2222; *stk-- = (INT16U)0x1111; return ((void*)stk); }
*说明:在标准伪码里面提到一个模拟ISR的压栈,暂时没有明白是什么意思。(就是说每次任务的调度都是一次中断)
3、OS_CPU_A.ASM 首先声明需要的外部变量和要输出的变量: .external _OSTCBCur .external _OSTCBHighRdy .external _OSRunning .external _OSPrioCur .external _OSPrioHighRdy .external _OSIntNesting
.external _OSTaskSwHook .external _OSIntEnter .external _OSIntExit .external _OSTimeTick
.public _OSStartHighRdy .public _OSIntCtxSw .public _OSCtxSw .public _OSTickISR 大概就这些吧
1)函数_OSStartHighRdy 标准函数伪码: void OSStartHighRdy(void) { 调用用户定义的OSTaskSwHook(); OSRunning = TRUE; 得到将要恢复运行的任务的堆栈指针: Stack Pointer = OSTCBHighRdy——>OSTCBStkPtr; 从新任务堆栈中恢复处理器的所有寄存器; 执行中断返回指令; }
按这个标准函数,编写函数如下: _OSStartHighRdy: CALL _OSTaskSwHook R1 = 1 [_OSRunning] = R1; R1 = [_OSTCBHighRdy] SP = [R1] //注意是所指向的内容,调这个错误用了不少时间 POPALL //此函数只做了任务切换工作的一半,并没有保存当前任务的寄存器 RETI 2)函数_OSCtxSw
标准函数伪码:
void OSCtxSw(void) { 保存处理器寄存器; 在当前任务的任务控制块中保存当前任务的堆栈指针: OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer; OSTaskSwHook(); OSTCBCur = OSTCBHighRdy; OSPrioCur = OSPrioHighRdy; 得到将要运行的任务的堆栈指针: Stack Pointer = OSTCBHighRdy——>OSTCBStkPtr; 从新任务的任务堆栈中恢复处理器所有寄存器的值; 执行中断返回指令; }
按这个标准函数,编写函数如下:
_OSCtxSw: PUSHALL R1 = [_OSTCBCur] [R1] = SP CALL _OSTaskSwHook R1 = [_OSTCBHighRdy] [_OSTCBCur] = R1 R2 = [_OSPrioHighRdy] [_OSPrioCur] = R2 SP = [R1] //所指向内容 POPALL RETI
3)函数_OSIntCtxSw
标准函数伪码:
void OSIntCtxSw(void) { OSTaskSwHook(); OSTCBCur = OSTCBHighRdy; OSPrioCur = OSPrioHighRdy; 得到将要运行的任务的堆栈指针: Stack Pointer = OSTCBHighRdy——>OSTCBStkPtr; 从新任务的任务堆栈中恢复处理器所有寄存器的值; 执行中断返回指令; }
按这个标准函数,编写函数如下:
_OSIntCtxSw: R1 = [_OSTCBCur] //在这之前要不要调整指针,还说不好,因为不调整暂时也可以运行 [R1] = SP //注意要保存当前任务的堆栈,否则不能返回—— //当然最好是放在OSTickISR中,这样可以避免在后面调整堆栈指针—— CALL _OSTaskSwHook R1 = [_OSTCBHighRdy] [_OSTCBCur] = R1 R2 = [_OSPrioHighRdy] [_OSPrioCur] = R2 SP = [R1] //所指向内容 POPALL RETI
看起来,这个函数同OSCtxSw没有太多的不同,区别在于如果ISR保存了CPU寄存器,这里不用再保存了。 4)函数_OSTickISR 标准函数伪码: void OSTickISR(void) { 保存处理器寄存器; 调用OSIntEnter()或者直接给OSIntNesting加1; if(OSIntNesting == 1) { OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer; //在2.51之前是没有的 } 给产生中断的设备清中断; 重新使能允许中断(可选); OSTimeTick(); OSIntExit(); 恢复处理器寄存器; 执行中断返回指令; }
按这个标准函数,编写函数如下: 需要注意到是,要在OS_CFG.H中设置节拍数 text //中断应该映射到0地址
.public _IRQ6 _IRQ6: _OSTickISR: PUSHALL R1=C_IRQ6_TMB2 //判断是否为IRQ_TMB2中断 TEST R1,[P_INT_Ctrl] JNZ IRQ_TMB2 //是,进入IRQ_TMB2;否,进入IRQ_TMB1 IRQ_TMB1: R1=C_IRQ6_TMB1 //清中断标志 [P_INT_Clear]=R1 R1=0x0001 [P_Watchdog_Clear]=R1 //清看门狗 R1=[_OSIntNesting] // 中断嵌套标志加1 R1+=1 // 也可call _OSIntEnter [_OSIntNesting]=R1 // //最好在这里加入保存步骤,省去调整SP; //当然如果这里加了,前面就不要再保存了 call _OSTimeTick call _OSIntExit POPALL reti IRQ_TMB2: //中断子程序IRQ_TMB2 R1=C_IRQ6_TMB2 //清中断标志 [P_INT_Clear]=R1 POPALL reti
*说明:由于凌阳提供两个时基中断,需要判断中断控制器的值。具体参照手册。 到这里,主要的移植工作就完成了。
后记: 整个过程受制于对凌阳的不熟悉,所以中间编译的过程比较头疼,这也反映了移植工作是建立在对目标系统熟悉的基础之上。 有几个问题需要注意: 移植版本: 移植版本不同,内核所需要的库函数也不同;这个移植过程遇到了一个string.h的问题,加上都没有用,我郁闷。 OSIntCtxSw(): 这是我后来在网上看到的,好几个实例中都调整了SP的值,目的是舍弃多余的数据。而在我的移植中,没有进行这个调整,也能够运行。可能区别在于对内存的合理使用上。 翻看uCOS_II第二版的304-307页,我们可以找到答案: 在以前版本中,没有在OSTickISR()中进行中断时的堆栈保存: if(OSIntNesting == 1) { OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer; //在2.51之前是没有的 } 因此,在调用OSIntCtxSw()的时候,需要先做这个工作:调整堆栈指针,标准代码中给出的是: OSIntExit(); OSIntCtxSw(); 不是太明白,这个调用不成了自己调用递归了么?实验过,不行的。 然后保存当前任务的堆栈指针到当前任务控制块中。 OSTCBCur——>OSTCBStkPtr = Stack Pointer 为了避免调整指针,最好在OSTickISR中保存堆栈先—— 在凌阳中,具体操作上将SP的值加7,就是抛弃这7个数据的值。为什么要说7,据说同编译器有关,这里也没有时间去详细追究,网上也没有相关的说明,只有自己调试的时候打开调试窗口观察吧。 我调试了一会儿。在任务切换处设置一个断点观测。当执行到POPALL时,SP跳到00d0处(这个地址值为空),将之前压栈的值弹出到寄存器中。从下面可以看到,弹栈前,SP指向的是00d0——栈顶;弹栈后,堆栈中的值(包括PC)弹出到寄存器中,SP指向的是00d7,所以这个值显然是7了。这也比较符合凌阳的寄存器结构。
其实最好的方法是在OSTickISR中加入中断嵌套堆栈保存的步骤,这样就不需要去根据编译器调整堆栈指针了,移植性更强。参考uCOS_II P305、P307。 就在函数中添加这样的代码: CMP R1,1 //R1中保存了OSIntNesting的值 JNZ NOT_SAVE_SP SAVE_SP: R1 = [_OSTCBCur] [R1] = SP NOT_SAVE_SP: |
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