C/OS-II实时操作系统在嵌入式平台上进行移植的一般方法和技巧

清华大学 曾 鸣
引言
;;;;实时操作系统的使用，能够简化嵌入式系统的应用开发，有效地确保稳定性和可靠性，便于维护和二次开发。
μC/OS-II是一个基于抢占式的实时多任务内核，可固化、可剪裁、具有高稳定性和可靠性，除此以外，μC/OS-II的鲜明特点就是源码公开，便于移植和维护。
在μC/OS-II官方的主页上可以查找到一个比较全面的移植范例列表。但是，在实际的开发项目中，仍然没有针对项目所采用芯片或开发工具的合适版本。那么，不妨自己根据需要进行移植。
本文则以在TMS320C6711 DSP上的移植过程为例，分析了μC/OS-II在嵌入式开发平台上进行移植的一般方法和技巧。μC/OS-II移植的基本步骤
在选定了系统平台和开发工具之后，进行μC/OS-II的移植工作，一般需要遵循以下的几个步骤：
● 深入了解所采用的系统核心
● 分析所采用的C语言开发工具的特点
● 编写移植代码
● 进行移植的测试
● 针对项目的开发平台，封装服务函数
（类似80x86版本的PC.C和PC.H）
系统核心
;;;;无论项目所采用的系统核心是MCU、DSP、MPU，进行μC/OS-II的移植时，所需要关注的细节都是相近的。
;;;;首先，是芯片的中断处理机制，如何开启、屏蔽中断，可否保存前一次中断状态等。还有，芯片是否有软中断或是陷阱指令，又是如何触发的。
;;;;此外，还需关注系统对于存储器的使用机制，诸如内存的地址空间，堆栈的增长方向，有无批量压栈的指令等。
;;;;在本例中，使用的是TMS320C6711 DSP。这是TI公司6000系列中的一款浮点型号，由于其时钟频率非常高，且采用了超常指令字（VLIW）结构、类RISC指令集、多级流水等技术，所以运算性能相当强大，在通信设备、图像处理、医疗仪器等方面都有着广泛的应用。
;;;;在C6711中，中断有3种类型，即复位、不可屏蔽中断（NMI）和可屏蔽中断（INT4-INT15）。可屏蔽中断由CSR寄存器控制全局使能，此外也可用IER寄存器分别置位使能。而在C6711中并没有软中断机制，所以μC/OS-II的任务切换需要编写一个专门的函数实现。
;;;;此外，C6711也没有专门的中断返回指令、批量压栈指令，所以相应的任务切换代码均需编程完成。由于采用了类RISC核心，C6711的内核结构中，只有A0-A15和B0-B15这两组32bit的通用寄存器。 C语言开发工具
;;;;无论所使用的系统核心是什么，C语言开发工具对于μC/OS-II是必不可少的。
;;;;最简单的信息可以从开发工具的手册中查找，比如：C语言各种数据类型分别编译为多少字节；是否支持嵌入式汇编，格式要求怎样；是否支持“interrupt”非标准关键字声明的中断函数；是否支持汇编代码列表(list)功能，等等。
;;;;上述的这样一些特性，会给嵌入式的开发带来很多便利。TI的C语言开发工具CCS for C6000就包含上述的所有功能。
;;;;而在此基础上，可以进一步地弄清开发工具的一些技术细节，以便进行之后真正的移植工作。
;;;;首先，开启C编译器的“汇编代码列表(list)”功能，这样编译器就会为每个C语言源文件生成其对应的汇编代码文件。
;;;;在CCS开发环境中的方法是：在菜单“/Project/Build options”的“Feedback”栏中选择“Interlisting：Opt/C and ASM(-s)”；或者，也可以直接在CCS的C编译命令行中加上“-s”参数。
;;;;然后分别编写几个简单的函数进行编译，比较C源代码和编译生成的汇编代码。例如：
void FUNC_TEMP (void)
{
Func_tmp2(); //调用任一个函数
}
在CCS中编译后生成的ASM代码为：
.asg B15, SP // 宏定义
_FUNC_TEMP:
STW B3,*SP--(8) // 入栈
NOP 2
CALL _ Func_tmp2 //-----------
MVKL BACK, B3 // 函数调用
MVKH BACK, B3 //-----------
NOP 3
BACK: LDW *++SP(8),B3 // 出栈
NOP 4
RET B3 // 函数返回
NOP 5
;;;;由此可见，在CCS编译器的规则中，B15寄存器被用作堆栈指针，使用通用存取指令进行栈操作，而且堆栈指针必须以8字节为单位改变。
;;;;此外，B3寄存器被用来保存函数调用时的返回地址，在函数执行之前需要入栈保护，直到函数返回前再出栈。
当然，CCS的C编译器对于每个通用寄存器都有约定的用途，但对于μC/OS-II的移植来说，了解以上信息就足够了。
;;;;最后，再编写一个用“interrupt”关键字声明的函数：
interrupt void ISR_TEMP (void)
{
int a;
a=0;
}
生成的ASM代码为：
_ISR