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μCOS-II在基于51微控制器上的移植研究.doc

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JIANGSUUNIVERSITY本科生毕业论文μC/OSII在基于51微控制器上的移植研究StudyonTransplantationofμC/OSIIBasedOn51Microcontroller学院名称:计算机科学与通信工程学院专业班级:通信工程0601班学生姓名:陈洁指导教师姓名:秦玉龙指导教师职称:讲师2010年6月μC/OSII在基于51微控制器上的移植研究专业班级:06通信工程1班学生姓名:陈洁指导教师:秦玉龙职称:讲师摘要:μC/OSII以其结构清晰、性能稳定、源码公开等特点。

受到广大嵌入式开发人员的青睐,已作为嵌入式实时操作系统被移植到许多微处理器上,在国防、航空航天、交通、能源、工业控制、通信以及人们日常生活等各个领域得到了广泛应用。本文首先介绍了嵌入式实时操作系统μC/OSII的内核结构,运行原理;然后分析和探讨了μC/OSII在51单片机上的移植方案,主要是以下4个文件的修改:汇编文件OSCPUA.ASM;处理器相关C文件OSCPU.H和OSCPU.C.C;系统配置文件OSCFG.H。通过实现代码详细描述了此移植过程中的关键部分,并提出了移植中的注意事项;最后给出了移植仿真测试结果。仿真工作是在KeilCx51编译器环境下完成的。从学习操作系统角度看,通过μC/OSII在51上的移植,可以掌握μC/OSII的运行原理、移植和测试的实质内容。

另外,开发人员也可使用μC/OSII提供的各种服务,在51平台上进行更高层次的应用开发。关键词:μC/OSII;嵌入式实时操作系统;51单片机;移植;测试StudyonTransplantationofμC/OSIIBasedOn51MicrocontrollerAbstract:μC/OSIIisfavoredbymostoftheembeddeddevelopersinthatithasafewofvirtues,suchasclearstructure,stablefunctionandsoon.Ithasbeentransplantedtomanymicroprocessorsastheembeddedrealoperationsystem。

Ithasbeenwidelyappliedinthefieldsofdefense,aerospace,transportation,energy,industrialcontrol,communicationsetc.ThisthesisintroducesthestructureofμC/OSIIfirstlyanddiscussestheprojectoftransplantationofμC/OSIIfor51microprocessor,whichinvolvedthefollowingfourkeydocuments:compilationOSCPUA.ASM;processorassociatedCfileOSCPU。

HandOSCPU.CC;systemconfigurationfilesOSCFG.H.EssentialtechnologyoftransplantationofμC/OSIIfor51microprocessorwaselaboratedbyrealizationcode,andputtingforwardthequestionsandprecautionsintransplantprocess.Finally,Iverifiedthesuccessoftransplantationthroughanexperiment.ThesimulationworkiscompletedinKeilCx51compilerenvironment。

Intheviewoflearningoperationsystem,wecanmasterthesubstantialcontentoftheμC/OSIItransplantionandtestthroughtransplantationofμC/OSIIfor51.Keywords:MicroC/OSII;embeddedrealtimeoperatingsystem;51microprocessor;Transplantation;crosscompiler;test.目录第一章绪论11.1背景和选题依据11。

2国内外的研究现状及发展趋势11.3本文的研究内容1第二章μC/OSII简介32.1μC/OSII的产生背景32.2μC/OSII的特点32.3μC/OSII内核结构42.3.1宏OSENTERCRITICAL()和OSEXITCRITICAL()52.3.2任务52.3.3调度器上锁、开锁92.3.4μC/OSII中的中断与时钟节拍92.3.5μC/OSII初始化与启动10第三章KeilCx51基础知识123.1Cx51程序设计基础123.1.1标识符与关键字123.1.2基本语法及语句123.2函数133。

2.1函数定义与调用143.2.2函数的递归调用与再入函数15第四章μC/OSII移植基础知识174.1μC/OSII源文件移植174.2硬件平台构成与编译器的选择194.3μC/OSII移植的一般性问题20第五章μC/OSII在51单片机上的移植215.1头文件处理215.2修改OSCPU.H文件215.3修改OSCPUC.C文件215.3OSCPUA.ASM文件235.3.1汇编文件头部定义235.3.2修改OSStartHighRdy()函数255.3.3修改OSCtxSW()函数255.3.4OSIntCtxSW()函数265。

3.5OSTickISR()函数265.4定时器初始值设置27第六章实验及其结果分析286.1实验的条件和指导思想286.2实验的过程和结果286.3对实验结果的分析和讨论29参考文献30致谢31II第一章绪论1.1背景和选题依据随着各种应用电子系统的复杂化和系统实时性需求的提高,并伴随应用软件朝着系统化方向发展的加速,在16位/32位单片机中广泛使用了嵌入式实时操作系统。然而实际使用中却存在着大量8位单片机,很长时间都采用前后台系统软件设计模式:主程序为一个无限循环,单任务顺序执行,通过设置一个或多个中断来处理异步事件。这种系统对于简单的应用是可以的。

但对于实时性要求比较高的、处理任务较多的应用,就会暴露出实时性差、系统可靠性低、稳定性差等缺点。本课题研究嵌入式实时操作系统μC/OSII在51微控制器上的移植,对μC/OSII的移植具有普遍的指导意义,可以为51平台更高层次的开发和拓展打下了基础。从学习操作系统角度看,通过μC/OSII在VRS51上的移植,可以掌握移植和测试μC/OSII的实质内容,很容易将其移植到其它的CPU平台上。1.2国内外的研究现状及发展趋势目前比较常见的嵌入式操作系统有WindRiver公司的VxWorks、pSOS,微软公司的WindowsCE,QNX公司的QNXOS,在手持设备嵌入式操作系统中三分天下的Plam、WinCE、EPOS等。

但是使用这些商业操作系统是需要高昂的费用。面对这种情况,一些组织和个人也开发了一些免费的、源码开放的操作系统,在互联网发布,其中比较有名的是μCLinux和μC/OSII。μC/OSII具有足够的稳定性和安全性,而且μC/OSII的构思巧妙,结构简洁精练,可读性很强,具备了实时操作系统的全部功能。μC/OSII是用C语言和汇编语言编写的。其中绝大部分代码都是用C语言编写的,只有极少部分与处理器密切相关的代码是用汇编语言编写的,所以用户只要做很少的工作就可以把它移植到各类8位、16位和32位嵌入式处理器上。随着硬件技术、应用需求和开发需求的变化,嵌入操作系统也需要支持面向对象和可重用等技术。

这也要求未来嵌入式操作系统的开发要注意以下几个方面:通过自动化配置提高系统移植的效率,即尽量将操作系统的移植工作让开发工具自动完成;系统性能向信息化、网络化、智能化发展;面向构件的体系结构,即将操作系统的功能模块构件化,建立标准统一的网络通信协议,并在嵌入式操作系统构件化基础之上实现应用程序的智能化。1.3本文的研究内容根据收集到的嵌入式实时操作系统μC/OSII一些相关资料,使用KeilμVision2开发工具对μC/OSII进行移植,直到仿真通过为止。基本内容:1、了解嵌入式实时操作系统μC/OSII2、μC/OSII内核分析与系统分析3、KeilCx51基础知识4、μC/OSII移植的基础知识5、在51系列单片机上移植μC/OSII可行性分析:1、μC/OSII源码开放2、KeilCx51编译器和51控制器满足μC/OSII运行要求:①处理器的C编译器能产生可重入型代码。

②用C语言就可以打开和关闭中断。③处理器支持中断,并且能产生定时中断(频率通常在10至100Hz之间)。④处理器能支持容纳一定量的数据存储硬件堆栈(可能是几千字节)。⑤处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器的内容读出并存储到堆栈或内存中的指令。第二章μC/OSII简介2.1μC/OSII的产生背景μC/OSII是由JeanJ.Labrosse于1992年编写的一个嵌入式多任务实时操作系统。最早这个系统叫做μC/OS,后来经过近10年的应用和修改,在1999年JeanJ.Labrosse推出了μC/OSII。μC/OSII是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。

μC/OSII包括任务调度、时间管理、内存管理、资源管理(信号量、邮箱、消息队列)四大部分,没有文件系统、网络接口、输入输出界面。它的移植只与4个文件相关:汇编文件(OSCPUA.ASM)、处理器相关C文件(OSCPU.H、OSCPUC.C)和配置文件(OSCFG.H)。有64个优先级,系统占用8个,用户可创建56个任务,不支持时间片轮转。它的基本思路就是“近似地每时每刻总是让优先级最高的就绪任务处于运行状态”。为了保证这一点,它在调用系统API函数、中断结束、定时中断结束时总是执行调度算法。原作者通过事先计算好数据,简化了运算量,通过精心设计就绪表结构,使得延时可预知。任务的切换是通过模拟一次中断实现的。

由于μC/OSII的构思巧妙,结构简洁精练,可读性很强,同时又具备了实时操作系统的全部功能,所以虽然它只是一个内核,但非常适合初次接触嵌入式实时操作系统的学生、嵌入式系统开发人员和爱好者学习,并且通过适当地扩展之后,还可以应用到实际系统中去。2.2μC/OSII的特点可移植性:μC/OSII是用C语言和汇编语言编写的。其中绝大部分代码都是用C语言编写的,只有极少部分和处理器密切相关的代码是用汇编语言编写的,所以用户只要做很少的工作就可以把它移植到各类8位、16位和32位嵌入式处理器上。μC/OSII已在超过40种不同架构上的微处理器上运行。μC/OSII已经在世界范围内得到广泛应用,包括很多领域,如手机、路由器、集线器、不间断电源、飞行器、医疗设备及工业控制上。

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