μCOS-II移植到ARM處理器上的幾個要點

　　一、uCOS II在ARM 處理器上移植過程中的中斷處理

　　uCOS II是一個源碼公開、可移植、可固化、可剪裁和搶占式的實時多任務操作系統，其大部分源碼是用ANSI C編寫，與處理器硬件相關的部分使用匯編語言編寫。總量約200行的匯編語言部分被壓縮到最低限度，以便于移植到任何一種其它的CPU上。

　　uCOS II最多可支持56個任務，其內核為占先式，總是執行就緒態的優先級最高的任務，并支持Semaphore （信號量）、Mailbox （郵箱）、MessageQueue（消息隊列）等多種常用的進程間通信機制。與大多商用RTOS不同的是，uCOS II公開所有的源代碼。并可以免費獲得，只對商業應用收取少量License費用。

　　uCOS II移植跟OS_CUP_C.C、OS_CPU_A.S、OS_CPU.H 3個文件有關，中斷處理的移植占據了很大一部分內容。作為移植的一個重點，本文以標準中斷（IRQ）為例討論了移植中的中斷處理。

　　1 uCOS II系統結構

　　uCOS II的軟硬件體系結構如圖1。應用程序處于整個系統的頂層。每個任務都可以認為自己獨占了CPU，因而可以設計成為一個無限循環。大部分代碼是使用ANSI C語言書寫的，因此uCOS II的可移植性較好。盡管如此，仍然需要使用C和匯編語言寫一些處理器相關的代碼。uCOS II的移植需要滿足以下要求：

　　1）處理器的C編譯器可以產生可重入代碼：可以使用C調用進入和退出Critical Code（臨界區代碼）；

　　2）處理器必須支持硬件中斷，并且需要一個定時中斷源；

　　3）處理器需能容納一定數據的硬件堆棧；

　　4）處理器需有能在CPU寄存器與內存和堆棧交換數據的指令。

　　移植uCOS II的主要工作就是處理器和編譯器相關代碼以及BSP（Board Support Package）的編寫。uCOS II處理器無關的代碼提供uCOS II的系統服務，應用程序可以使用這些API函數進行內存管理、任務間通信以及創建、刪除任務等。

　　2 uCOS II移植過程中需要注意的幾個問題

　　uCOS II移植的中斷處理跟ARM體系結構和uCOS II處理中斷的過程有關，必須注意這2個方面的問題才能高效移植。

　　2.1 ARM 處理器7種操作模式

　　用戶模式（USER MODE）是ARM 通常執行狀態，用于執行大多數應用程序；快速中斷模式（FIQ MODE）支持數據傳輸或通道處理；中斷模式（IRQ MODE）用于通用中斷處理；超級用戶模式（SVC MODE）是一種操作系統受保護的模式：數據中止模式（ABT MODE）指令預取指中止、數據中止時進入該模式；未定義模式（UND MODE）當執行未定義的指令時進入該模式；系統模式（SYS MODE）是操作系統一種特許的用戶模式。

　　除了用戶模式之外，其他模式都歸為特權模式，特權模式用于中斷服務、異常或者訪問受保護的資源。

　　特權模式中除系統模式之外另5種模式又稱為異常模式，在移植過程中必須設置中斷向量表來處理異常。uCOS II的移植主要處理標準中斷（IRQ）、快速中斷（FIQ）和軟件中斷（SWI）。

　　2.2 uCOS II中斷響應的過程

　　以IRQ中斷為例，假設CRPS中I_bit位為0，當有IRQ中斷時，CPU強制進入IRQ模式，當前的CPSR拷貝到SPSR_irq中，PC值保存在LR_irq中，置CPSR中的I位以關閉IRQ中斷。數據保存之后，CPU強行從0X00000018開始執行，PC值保存了OS_CPU_IRQ_ISR（）的地址，然后執行OS_CPU_IRQ_ISR（）。在OS_CPU_IRQ_ISR（）中OS_CPU_IRQ_ISR_Handler（）被調用來檢測中斷源并執行中斷。OS_CPU_IRQ_ISR_Handler（）返回以后，OS_CPU_IRQ_ISR（）又調用OSIntExit（）來確認是否有比ISR優先級更高的任務要執行。如果當前中斷任務仍然是優先級最高的任務，OSIntExit（）返回，OS_CPU_IRQ_ISR（）彈出中斷堆棧，如果優先級更高的任務需要執行，OSIntExit（）調用OSIntCtxSw（）執行優先級更高的任務。

　　2.3 uCOS II的臨界段代碼

　　uCOS II使用關中斷來保護臨界代碼。它定義了2個宏來開中斷（OS_EXIT_CRITICAL（）），關中斷（OS_ENTER_CRITICAL（））。OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）有3種方法來實現，uCOS II建議使用第3種方法可以保存當前處理器狀態的值。

　　3 uCOS II移植過程中的中斷處理

　　uCOS II中斷處理跟CRT.S、OS_CPU_A.S和BSP.C有關，其移植過程主要有以下幾個步驟。

　　3.1 在CRT.S中設置中斷向量表

　　ARM的中斷向量表位于ROM 的最底部，其地址范圍為0X00000000～0X0000001C，設置如下：

　　VECTORS:LDR PC，RESET_ADDR

　　LDR PC，UNDEF_ADDR

　　LDR PC，SWI_ADDR

　　LDR PC，PABT_ADDR

　　LDR PC，DABT_ADDR

　　NOP /*保留向量*/

　　LDR PC，IRQ_ADDR

　　LDR PC，FIQ_ADDR