嵌入式系统设计与实例开发是一个广泛的领域,涉及到将软件应用于特定的硬件平台,通常是为了实现特定的功能。在这个主题中,"ARM与μC/OS-II"是一个重要的案例,它涵盖了嵌入式软件移植的关键概念。
移植是将程序或应用从一个系统平台转移到另一个平台的过程,目的是为了硬件升级、软件重用以及实现软件与硬件的并行设计。移植的成功与否依赖于移植对象的硬件无关性和系统无关性,以及是否使用标准语言编程。
μC/OS-II是一个实时操作系统(RTOS),它的移植涉及到软硬件体系结构的适应。移植μC/OS-II时,需要满足几个基本条件,包括处理器能够生成可重入的C代码,支持C语言进入和退出临界区,拥有硬件中断和定时中断源,具备硬件堆栈以及能够处理CPU寄存器与内存间数据交换的指令。
在ARM7TDMI处理器上,μC/OS-II的移植工作包括设置OS_CPU.H中的处理器和编译器相关代码,编写μC/OS-II的板级支持包(BSP)。OS_CPU.H文件中需要定义堆栈增长方向,声明中断开关和任务切换的宏,以及针对处理器字长的数据类型。此外,OS_CPU_A.ASM需要修改4个汇编语言函数,OS_CPU_C.C则需要编写6个C语言函数,其中包含任务初始化、任务创建、删除、切换等关键功能的实现。
中断管理和任务调度在μC/OS-II中至关重要。例如,OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()宏用于管理中断,确保在执行关键操作时不会被打断。ARM7TDMI处理器提供了硬件中断支持,通过设置特定寄存器来控制中断的开启和关闭。定时中断用于多任务调度,例如在60MHz主频下,定时中断频率设为1000Hz,意味着系统响应时间为1ms。
任务调度时,μCOS-II会利用硬件堆栈保存和恢复任务的CPU寄存器状态,实现任务间的切换。ARM7处理器的汇编语言函数如OSStartHighRdy(), OSCtxSw(), OSIntCtxSw()和OSTickISR()则分别用于启动最高优先级任务、执行上下文切换、中断时的上下文切换以及处理时钟滴答中断。
在实际的移植过程中,开发者需要根据具体的硬件特性调整和编写这些函数,确保μC/OS-II能在目标平台上正确运行。对于不涉及特殊功能的钩子函数,如OSTaskCreateHook()等,可以根据需求选择是否添加代码。
嵌入式系统与实例开发的学习,特别是涉及μC/OS-II在ARM平台上的移植,不仅需要深入理解硬件特性,还需要熟悉RTOS的内部机制,以及如何编写适应不同硬件环境的软件。这样的知识对于开发高效、可靠的嵌入式系统是至关重要的。