arm嵌入式的课程论文-51单片机的

### ARM嵌入式系统中uC/OS-II在51单片机上的移植 #### 摘要 本文探讨了uC/OS-II实时操作系统在MCS-51单片机上的移植过程及其关键技术点。uC/OS-II作为一种轻量级、高性能的实时操作系统，凭借其优秀的特性，如清晰的结果展示、稳定的性能表现以及开放的源代码，已经在众多领域得到广泛的应用。通过将uC/OS-II移植到MCS-51单片机上，不仅能够提高单片机的处理能力和系统的稳定性，还能够为开发者提供更强大的任务管理和资源调度能力。 #### 关键词 - 嵌入式实时操作系统 - uC/OS-II - 移植 - MCS-51单片机 - 堆栈 #### μC/OS实时操作系统简介 μC/OS-II是一种面向嵌入式系统的实时操作系统（RTOS），具有可移植性、可固化性和可裁剪性的特点，适用于多种微处理器和微控制器。该系统由以下四大部分组成： 1. **任务调度**：负责任务之间的优先级分配和调度，确保系统高效运行。 2. **时间管理**：提供精确的时间服务，支持定时任务和延时等功能。 3. **内存管理**：管理内存资源，为任务分配和释放内存空间。 4. **事件管理**：包括信号量、邮箱和消息队列等功能，用于任务间的通信和同步。 uC/OS-II的移植涉及四个主要文件：汇编文件(OS_CPU_A.ASM)、处理器相关的C文件(OS_CPU.H和OS_CPU_C.C)以及配置文件(OS_CFG.H)。系统支持64个优先级，其中系统占用8个，用户可创建56个任务，不支持时间片轮转机制。 #### uC/OS-II在MCS-51上的移植 为了使uC/OS-II能够在MCS-51单片机上正常运行，必须满足以下要求： 1. **处理器的C编译器能产生可重入型代码**。 2. **支持用C语言打开和关闭中断**。 3. **支持中断及定时中断**（频率通常在10至100Hz之间）。 4. **有足够的数据存储空间作为硬件堆栈**（可能需要几千字节）。 5. **具备将堆栈指针和其他CPU寄存器内容读取并存储到堆栈或内存中的指令**。 MCS-51系列单片机及其编译器（例如Keil Cx51）能够满足这些条件，因此uC/OS-II可以被移植到MCS-51处理器上。以uC/OS-IIV2.52版本为例进行介绍。 ### 移植步骤 #### 1. 设置与编译器相关的代码 [OS_CPU.H] 由于不同处理器的字长不同，需要定义一系列数据类型以确保移植的准确性。uC/OS-II不使用C语言的标准数据类型（如short、int和long等），而是定义了自己的数据类型： ```c typedef unsigned char BOOLEAN; typedef unsigned char INT8U; /* 无符号8位整数 */ typedef signed char INT8S; /* 有符号8位整数 */ typedef unsigned int INT16U; /* 无符号16位整数 */ typedef signed int INT16S; /* 有符号16位整数 */ typedef unsigned long INT32U; /* 无符号32位整数 */ typedef signed long INT32S; /* 有符号32位整数 */ typedef float FP32; /* 单精度浮点数 */ typedef double FP64; /* 双精度浮点数 */ ``` #### 2. 处理临界段 uC/OS-II提供了三种处理临界段的方法，对于MCS-51单片机，推荐使用方法1。MCS-51单片机的中断允许寄存器IE的第7位EA控制中断是否开启（EA=0屏蔽所有中断；EA=1允许所有中断）。 #### 3. 堆栈方向设置 MCS-51的堆栈是从低地址向高地址增长的，因此需要将`OS_STK_GROWTH`定义为0。 #### 4. 任务切换 uC/OS-II的任务切换假设是在中断级别完成的，即通过模拟中断来实现任务切换。对于MCS-51来说，由于没有软中断指令，需要通过函数调用来模拟软中断的行为，即通过函数调用来实现任务切换。 ```c #define OS_TASK_SW() OSCtxSw() ``` 通过上述步骤，可以成功地将uC/OS-II移植到MCS-51单片机上，极大地提高了单片机的性能和灵活性，为嵌入式系统的开发提供了更为强大的工具。