标题: 从0到1教你写uCOS-III教程（基于STM32单片机） [打印本页]
作者: gaojiushigao    时间: 2018-8-8 22:12
标题: 从0到1教你写uCOS-III教程（基于STM32单片机）
1.1 如何学习本书
本书与市面上的任何一本 uC/OS-III 相关的书都不一样，它们要么是翻译官方的参考手册，要么是讲如何使用 uC/OS-III，要么是讲 uC/OS-III 的源码，而本书是教你怎么从 0 开始把 uC/OS-III 写出来，既讲了源码实现，也讲了 API 如何使用。当你拿到本书开始学习的时候你一定会惊讶，原来 RTOS 的学习并没有那么复杂，反而是那么的有趣，原来自己也可以写 OS，成就感立马爆棚。

全书内容循序渐进，不断迭代，前一章都是后一章的基础，必须从头开始阅读，不能进行跳跃式的阅读。在学习的时候务必做到两点：一是不能一味地看书，要把代码和书本结合起来学习，一边看书，一边调试代码。看书倒是很简单，那如何调试代码？即单步执行每一条程序，看看程序的执行流程和执行的效果与自己大脑所想是不是一样；二是在每学完一章之后，必须将配套的例程重写一遍（切记不要复制，哪怕是一个分号，但可以抄），做到举一反三，确保真正理解。在自己写的时候肯定会错漏百出，这个时候要珍惜这些错误，好好调试，这是你提高编程能力的最好的机会。记住，程序不是写出来的，而是调试出来的。
1.2 本书的参考资料
1、 uC/OS-III 官方源代码
2、 uCOS-III 中文翻译 （电子版）
3、 嵌入式操作系统 uCOS-II(第二版) （电子版）
4、 嵌入式实时操作系统μCOS-II 原理及应用 任哲编著 （电子版）
5、 CM3 权威指南 CnR2 （电子版）
6、 STM32F10xxx Cortex-M3 programming manual （电子版）
1.3 本书的编写风格
本书以 uC/OS-III 官方源码为蓝本，抽丝剥茧，不断迭代，教你怎么从 0 开始把uC/OS-III 写出来。书中涉及到的数据类型，变量名称、函数名称，文件名称，文件存放的位置都完全按照 uC/OS-III 官方的方式来实现，当你学完这本书之后可以无缝地切换到原版的 uC/OS-III 的使用。要注意的是，在实现的过程中，某些函数我会去掉一些形参和一些冗余的代码，只保留核心的功能，但这并不会影响我们学习。


第2章 如何学习 RTOS

2.1 为什么要学习 RTOS
当我们进入嵌入式这个领域的时候，往往首先接触的都是单片机编程，单片机编程又首选 51 单片机来入门。这里面说的单片机编程通常都是指裸机编程，即不加入任何 RTOS（Real Time Operation System 实时操作系统）的程序。常用的 RTOS 有国外的 FreeRTOS、ucOS、RTX 和国内的 Huawei LiteOS、和 RT-Thread 等，其中尤以开源且免费的 FreeRTOS的市场占有率最高，历史悠久的 ucos 屈居第二。

在裸机系统中，所有的程序基本都是自己写的，所有的操作都是在一个无限的大循环里面实现。现实生活中的很多中小型的电子产品用的都是裸机系统，而且也能够满足需求。但是为什么还要学习 RTOS 编程，偏偏还要整个操作系统进来。一是项目需要，随着产品要实现的功能越来越多，单纯的裸机系统已经不能够完美地解决问题，反而会使编程变得更加复杂，如果想降低编程的难度，我们可以考虑引入 RTOS 实现多任务管理，这是使用RTOS 的最大优势。二是学习的需要，必须学习更高级的东西，实现更好的职业规划，为将来走向人生巅峰迎娶白富美做准备，而不是一味的在裸机编程上面死磕。作为一个合格的嵌入式软件工程师，学习是永远不能停止的事，时刻都在为将来准备。书到用时方恨少，我希望机会来临时你不要有这种感觉。
为了帮大家理清 RTOS 编程的套路，下面我们简单的分析下这两种编程方式的区别，这个区别我称它为学习 RTOS 的命门，只要打通这个任督二脉，以后的 RTOS 学习可以说是易如反掌。在讲解这两种编程方法的区别的时候，我们主要讲方法论，不会涉及到具体的代码编程，主要还是通过伪代码来讲解。

2.2 如何学习 RTOS
裸机编程和 RTOS 编程的风格有些不一样，而且有很多人说 RTOS 的学习很难，这就导致学习的人一听到 RTOS 编程就在心理面忌惮三分，结果就是出师未捷身先死。那么到底如何学习一个 RTOS？最简单的就是在别人移植好的系统之上，看看 RTOS里面的 API 使用说明，然后调用这些 API 实现自己想要的功能即可。完全，不用关心底层的移植，这是最简单快速的入门方法。这种方法各有利弊，如果是做产品，好处是可以快速的实现功能，将产品推向市场，赢得先机，弊端是当程序出现问题的时候，因对这个RTOS 不够了解，会导致调试困难，焦头烂额，一筹莫展。如果是学习，那么只会简单的调用 API，那是不可取的，我们应该深入的学习其中一款 RTOS。目前市场上现有的 RTOS，它们的内核实现方式都差不多，我们只需要深入学习其中一款就行。万变不离其宗，以后换到其它型号的 RTOS，使用起来，那自然是得心应手。那如何深入的学习一款 RTOS？这里有一个最有效也是最难的方法，就是阅读 RTOS 的源码，深究内核和每个组建的实现方式，这个过程枯燥且痛苦。但为了能够学到 RTOS 的精华，你不入地狱谁入地狱？

市面上虽然有一些讲解相关 RTOS 源码的书，如果你基础不够，且先前没有使用过该款 RTOS，那么源码看起来还是会非常枯燥，且并不能从全局掌握整个 RTOS 的构成和实现。
现在，我们采用一种全新的方法来教大家学习一款 RTOS，即不是单纯的讲里面的API 如何使用，也不是单纯的拿里面的源码一句句来讲解。而是，从 0 开始，层层叠加，不断地完善，教大家怎么把一个 RTOS 写 0 到 1 写出来，让你在每一个阶段都能享受到成功的喜悦。在这个 RTOS 实现的过程中，只需要你具备 C 语言的基础就行，然后就是跟着我们这个教程笃定前行，最后定有所成。
这个用来教学的 RTOS，我们不会完全自己写一个，不会再重复的造轮子，而是选取年龄最大（26 岁）、商业化最成功、安全验证最多的 uC/OS-III 为蓝本，将其抽丝剥茧，层层叠加，从 0 到 1 写出来。在实现的过程中，数据类型、变量名、函数名称、文件类型等都完全按照 uC/OS-III 里面的写法，不会自己再重新命名。这样学完我们这个课程之后，就可以无缝地过度到 uC/OS-III 的使用。
2.3 如何选择 RTOS
选择一个 RTOS 要看下你是学习还是做产品，如果是学习则选择一个年龄最大，商业化最成功，安全验证最多的来学习，而且是深入学习。那么符合前面这几个标准的只有ucos，所以，学一个 RTOS，首选 ucos，而且 ucos 的资料是最多的。当然，选择其他的RTOS 来学习也是可以的。学完之后就是要用了，如果是产品中使用 ucos 就要面临授权的问题，就是要给版权费。一听到要给钱，大家肯定是不乐意了，所以开源免费的FreeRTOS 就受到各个半导体厂商和开发者的青睐。目前，FreeRTOS 是市场占有率最高的RTOS，非常适合用来做产品。另外，国内的 RT-Thread 也在迅速的崛起，同样是开源免费。

第3章 新建工程—软件仿真
  在开始写 RTOS 之前，我们先新建一个工程，Device 选择 Cortex-M3 内核的处理器，调试方式选择软件仿真，到最后写完整个 RTOS 之后，我们再把 RTOS 移植到野火 STM32开发板上，到了最后的移植其实已经非常简单，只需要换一下启动文件和添加 bsp 驱动就行。

3.1 新建本地工程文件夹
在开始新建工程之前，我们先在本地电脑端新建一个文件夹用于存放工程。文件夹名字我们取为 RTOS，然后再在该文件夹下面新建各个文件夹和文件，有关这些文件夹的包含关系和作用具体见表格 3-1。

表格 3-1 工程文件夹根目录下的文件夹的作用


3.2 使用 KEIL 新建工程
开发环境我们使用 KEIL5，版本为 5.15，高于或者低于 5.15 都行，只要是版本 5 就行。

3.2.1 New Progect
首先打开 KEIL5 软件，新建一个工程，工程文件放在目录 Project\RVMDK（uv5）下面，名称命名为 YH-uCOS-III，其中 YH 是野火拼音首字母的缩写，当然你也可以换成其它名称，但是必须是英文，不能是中文，切记。

3.2.2 Select Device For Target
当命名好工程名称，点击确定之后会弹出 Select Device for Target 的选项框，让我们选择处理器，这里我们选择 ARMCM3，具体见图 3-1。






其实这两个文件刚开始都是存放在 KEIL 的安装目录下，当我们配置 Manage Run-Time Environment 选项框之后，软件就会把选中好的文件从 KEIL 的安装目录拷贝到我们的工程目录：Project\RTE\Device\ARMCM3 下面。其中 startup_ARMCM3.s 是汇编编写的启动文件，system_ARMCM3.c 是 C 语言编写的跟时钟相关的文件。更加具体的可直接阅读这两个文件的源码。只要是 Cortex-M3 内核的单片机，这两个文件都适用。

3.3 在 KEIL 工程里面新建文件组
在工程里面添加 User、uC/OS-III Source、uC/OS-III Ports、uC/CPU、uC/LIB 和 Doc 这几个文件组，用于管理文件，具体见图 3-4。


对于新手，这里有个问题就是如何添加文件组？具体的方法为鼠标右键 Target1，在弹出的选项里面选择 Add Group…即可，具体见图 3-5，需要多少个组就鼠标右击多少次Target1。


3.4 在 KEIL 工程里面添加文件
在工程里面添加好组之后，我们需要把本地工程里面新建好的文件添加到工程里面。
具体为把 readme.txt 文件添加到 Doc 组，app.c 添加到 User 组，至于 OS 相关的文件我们还没有编写，那么 OS 相关的组就暂时为空，具体见图 3-6。


对于新手，这里有个问题就是如何将本地工程里面的文件添加到工程组里里面？具体的方法为鼠标左键双击相应的组，在弹出的文件选择框中找到要添加的文件，默认的文件类型是 C 文件，如果要添加的是文本或者汇编文件，那么此时将看不到，这个时候就需要把文件类型选择为 All Files，最后点击 Add 按钮即可，具体见图 3-7。



3.4.1 编写 main 函数

一个工程如果没有 main 函数是编译不成功的，会出错。因为系统在开始执行的时候先执行启动文件里面的复位程序，复位程序里面会调用 C 库函数__main，__main 的作用是初始化好系统变量，如全局变量，只读的，可读可写的等等。__main 最后会调用__rtentry，再由__rtentry 调用 main 函数，从而由汇编跳入到 C 的世界，这里面的 main 函数就需要我们手动编写，如果没有编写 main 函数，就会出现 main 函数没有定义的错误，具体见图 3-8。


main 函数我们写在 app.c 文件里面，因为是刚刚新建工程，所以 main 函数暂时为空，
具体见代码清单 3-1。
代码清单 3-1main 函数
  1. int main(void)
  2. {
  3. for (;;) {
  4. /* 啥事不干 */
  5. }
  6. }
复制代码
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一共16章节
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作者: admin    时间: 2018-8-9 03:20
好资料，51黑有你更精彩!!!
作者: 51hei团团    时间: 2018-8-9 03:20
写的太棒了，大爱火哥啊.
作者: 51hei团团    时间: 2018-8-9 03:22
这个是我看过的最通俗易懂的uCOS-III教程
作者: phang    时间: 2018-9-16 10:44
下来看看，谢谢楼主无私
作者: hozhiwen    时间: 2018-9-18 01:55
向上传资料人致敬！
作者: jjwangxu2008    时间: 2018-9-18 10:06
好资料，51黑有你更精彩!!!
作者: chenyang0427    时间: 2018-10-18 16:44
很好的资料
作者: jxchen    时间: 2018-11-6 23:23
好资料，~~~~~~~~~~~~~~~~~~
作者: zjlzdf    时间: 2018-11-7 08:08
书中的内容很好，很实用。谢谢啦！
作者: 南国枫火    时间: 2018-11-7 20:35
这是野火的吧 公众号里面也发布了
作者: Zzzzzzzzzzzz    时间: 2018-12-13 09:24
我想下载来学习，可是没有积分。。。
作者: bayga456    时间: 2018-12-27 22:09
下载看了一下，不错，感谢。
作者: zqy1818    时间: 2019-1-11 15:02
下载学习下，感谢分享
作者: hpdell    时间: 2019-1-12 12:37
写的太棒了，大爱火哥啊
作者: hanpingx    时间: 2019-1-13 11:10
赞一个！好资料，51黑有你更精彩!!!
作者: tw丶雪    时间: 2019-1-15 11:26
谢谢上传
作者: jxchen    时间: 2019-1-20 19:15
写的太棒了
作者: monkey526    时间: 2019-1-23 17:37
下载下来看看
作者: thmoasmary    时间: 2019-1-28 14:30
带OS应该是做单片机最高阶了
作者: ly830102624    时间: 2019-5-16 10:08
不可多得的好资料，谢谢分享
作者: ztsos123    时间: 2019-5-16 19:55
看上去好利害啊!
下来看看
作者: irisice008    时间: 2019-5-17 20:44
正在学STM32,不可多得的好资料，谢谢分享！
作者: 天使之泪    时间: 2019-6-30 22:58
不错，已经下载下来，希望可以学习学习。
作者: wulingqing    时间: 2019-7-2 08:52
这个是最通俗易懂的uCOS-III教程，学习中
作者: 鹏博士PBs    时间: 2019-7-2 11:16
很实用
作者: sygsave    时间: 2019-9-27 08:56
感谢分享
作者: sagittar    时间: 2019-11-18 15:53
非常棒的教程，谢谢谢谢！
作者: zqhwsl    时间: 2020-1-16 12:41
好资料  学习了
作者: 老电子    时间: 2020-5-2 13:00
正想学这个，感谢分享
作者: wulingqing    时间: 2020-5-2 17:24
正在学STM32F,好资料，谢谢分享！
作者: tian1qing    时间: 2020-5-9 10:59
我这点黑币啊，估计最后都不够用了，都是好资料，谢谢



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