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uCOS51移植心得[社區(qū)]
前一段時(shí)間，我參與了一個(gè)SNMP網(wǎng)管板的項(xiàng)目，我負(fù)責(zé)硬件設(shè)計(jì)和單板軟件開發(fā)。該板的硬件由MCS51 RTL8019AS組成，有64K FLASH 和64K SRAM。軟件部分有操作系統(tǒng)和TCPIP協(xié)議棧。硬件比較簡(jiǎn)單，用了一個(gè)月就搞定了，協(xié)議棧我參考了老古開發(fā)板的部分程序又上網(wǎng)找了SNMP源代碼也很快完成了，但是測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用較低時(shí)鐘頻率的CPU時(shí)（為了降低成本），由于ASN.1編解碼部分過(guò)于龐大，而我的程序又是一個(gè)大循環(huán)，AGENT的響應(yīng)速度受到嚴(yán)重影響，用戶界面也反應(yīng)遲鈍。更壞的消息是公司為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，還要在上面跑PPP和HTTP。那樣的話，我就得用40MHz的AT89C51RD2或者人為的把程序斷成幾部分然后用狀態(tài)機(jī)的方法在運(yùn)行時(shí)再把它們連接起來(lái)。不過(guò)，我不想增加成本，也不想把程序搞亂，迫不得已，只好使用操作系統(tǒng)。說(shuō)實(shí)在的，一開始我也不是很有把握，一來(lái)我不清楚51的FLASH是否裝得下這么多代碼，二來(lái)我只做過(guò)OS應(yīng)用開發(fā)，對(duì)于它的移植想都不敢想。不過(guò)，我在BBS上搜索了一陣兒后還是有了一些頭緒。我找到了幾個(gè)OS的源代碼（我喜歡用現(xiàn)成的），按照代碼大小、實(shí)時(shí)性、使用人數(shù)、眾人口碑等標(biāo)準(zhǔn)，最后選定了uCOS2。我感覺它的實(shí)時(shí)性有保障，延時(shí)可預(yù)測(cè)，代碼據(jù)說(shuō)可小到2K，網(wǎng)上討論這個(gè)話題的人也比較多，而且它的網(wǎng)站上有針對(duì)KEIL C51的移植實(shí)例。
經(jīng)過(guò)一番查找，我得到了5個(gè)版本。其中3個(gè)是用KEIL編譯的。本來(lái)我想直接把OS代碼嵌到應(yīng)用程序中，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)沒有一個(gè)可以直接使用。有的無(wú)法用KEIL直接編譯，有的需要修改DLL在軟件仿真下使用。而我需要的是能在串口輸入輸出，不需要修改任何無(wú)關(guān)軟件，能在軟件仿真和硬件上運(yùn)行的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。沒有辦法，我只好硬著頭皮去改編。
我分析了自己的劣勢(shì)：1。KEIL剛開始使用，不太熟悉；2�；旌暇幊桃郧皬臎]有作過(guò)；3。時(shí)間緊迫，要在1個(gè)月內(nèi)搞定。而我的優(yōu)勢(shì)就是有5個(gè)移植實(shí)例可供參考，可以上網(wǎng)查資料。一開始，我用“堆�！�、“混合編程”、“匯編”、“ucos”等關(guān)鍵字在C51BBS和老古論壇上檢索相關(guān)信息并逐條閱讀，讀過(guò)之后，頭腦中的思路逐漸清晰了。我了解到在KEIL的HLP目錄下有A51.PDF和C51.PDF非常全面的介紹了匯編和C51，是KEIL的權(quán)威用戶手冊(cè)；SP初始化、內(nèi)存清0等操作在STARTUP.A51文件中實(shí)現(xiàn)，用戶可以改寫它；KEIL的變量，子程序等的分配信息可以在.M51文件里查到；KEIL自己的論壇里有很多疑難問題的解答……通過(guò)閱讀并經(jīng)過(guò)思考，解決了堆棧起點(diǎn)、堆棧空間大小的設(shè)定等關(guān)鍵問題。論壇里的問題有些是我沒有想到的，這使我發(fā)現(xiàn)了自己的疏漏。
在網(wǎng)上獲得大量信息后，我開始閱讀《uCOSII》中文版，一共讀了3遍。第一遍是瀏覽，了解到uCOSII包括任務(wù)調(diào)度、時(shí)間管理、內(nèi)存管理、資源管理（信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列）四大部分，沒有文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口、輸入輸出界面。它的移植只與4個(gè)文件相關(guān)：匯編文件（OS_CPU_A.ASM）、處理器相關(guān)C文件（OS_CPU.H、OS_CPU_C.C）和配置文件（OS_CFG.H）。有64個(gè)優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)占用8個(gè)，用戶可創(chuàng)建56個(gè)任務(wù)，不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)。第二遍主要是把整個(gè)工作過(guò)程在頭腦里過(guò)了一下，不懂地方有針對(duì)性的查書，重點(diǎn)是思考工作原理和流程。我發(fā)現(xiàn)其實(shí)它的思路挺簡(jiǎn)單的。就是 “近似地每時(shí)每刻總是讓優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)處于運(yùn)行狀態(tài)” 。為了保證這一點(diǎn)，它在調(diào)用系統(tǒng)API函數(shù)、中斷結(jié)束、定時(shí)中斷結(jié)束時(shí)總是執(zhí)行調(diào)度算法。原作者通過(guò)事先計(jì)算好數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了運(yùn)算量，通過(guò)精心設(shè)計(jì)就緒表結(jié)構(gòu)，使得延時(shí)可預(yù)知。任務(wù)的切換是通過(guò)模擬一次中斷實(shí)現(xiàn)的。第三遍重點(diǎn)看了移植部分的內(nèi)容。對(duì)照實(shí)例，研究了代碼的具體實(shí)現(xiàn)方法。
前期準(zhǔn)備用了20幾天，真正編寫代碼只用了1.5天，調(diào)試用了2天。具體過(guò)程如下：
(1)拷貝書后附贈(zèng)光盤sourcecode目錄下的內(nèi)容到C:\YY下，刪除不必要的文件和EX1L.C，只剩下p187(《uCOSII》)上列出的文件。
(2)改寫最簡(jiǎn)單的OS_CPU.H
數(shù)據(jù)類型的設(shè)定見C51.PDF第176頁(yè)。注意BOOLEAN要定義成unsigned char 類型，因?yàn)閎it類型為C51特有，不能用在結(jié)構(gòu)體里。
EA=0關(guān)中斷；EA=1開中斷。這樣定義即減少了程序行數(shù)，又避免了退出臨界區(qū)后關(guān)中斷造成的死機(jī)。
MCU-51堆棧從下往上增長(zhǎng)(1=向下，0=向上)，OS_STK_GROWTH定義為0
#define OS_TASK_SW() OSCtxSw() 因?yàn)镸CU-51沒有軟中斷指令，所以用程序調(diào)用代替。兩者的堆棧格式相同，RETI指令復(fù)位中斷系統(tǒng)，RET則沒有。實(shí)踐表明，對(duì)于MCU-51，用子程序調(diào)用入棧，用中斷返回指令RETI出棧是沒有問題的，反之中斷入棧RET出棧則不行�？傊瑢�(duì)于入棧，子程序調(diào)用與中斷調(diào)用效果是一樣的，可以混用。在沒有中斷發(fā)生的情況下復(fù)位中斷系統(tǒng)也不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。詳見《uC/OS-II》第八章193頁(yè)第12行
(3)改寫OS_CPU_C.C
我設(shè)計(jì)的堆棧結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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* |OSTCBCur|
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