LPC11C14 uCOS II 2.91移植 - - Powered by Discuz!

标题: LPC11C14 uCOS II 2.91移植 [打印本页]

作者: liuyuxi 时间: 2015-1-10 20:23
标题: LPC11C14 uCOS II 2.91移植
将uCOSii 加入到工程，编译，如果报以下错误错误：

compiling ucos_ii.c...
linking...
.\out\test.axf: Error: L6200E: Symbol OSEventTbl multiply defined (by ucos_ii.o and os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6200E: Symbol OSFlagTbl multiply defined (by ucos_ii.o and os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6200E: Symbol OSTaskStatStk multiply defined (by ucos_ii.o and os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6200E: Symbol OSRdyTbl multiply defined (by ucos_ii.o and os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6200E: Symbol OSTaskIdleStk multiply defined (by ucos_ii.o and os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6200E: Symbol OSTCBPrioTbl multiply defined (by ucos_ii.o and os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6200E: Symbol OSTCBTbl multiply defined (by ucos_ii.o and os_core.o).
.... 还有很多

解决方法：将ucos_ii.c 从工程中移除。

如果出现以下未定义错误：
.\out\test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol OSCtxSw (referred from os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol OSIntCtxSw (referred from os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol OSStartHighRdy (referred from os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol OS_CPU_SR_Restore (referred from os_core.o).
.\out\test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol OS_CPU_SR_Save (referred from os_core.o).

是因为 os_cpu_a.s 没有加入工程，将其加入工程即可解决问题。
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移植步骤：
1、修改OS_CPU.H 文件
1、重定义与编译器、uCOS II 有关的数据类型

typedef unsigned char  BOOLEAN;
typedef unsigned char  INT8U;                   /* Unsigned  8 bit quantity                         */
typedef signed char  INT8S;                   /* Signed 8 bit quantity                         */
typedef unsigned short INT16U;                /* Unsigned 16 bit quantity                         */
typedef signed short INT16S;                /* Signed 16 bit quantity                         */
typedef unsigned int INT32U;                /* Unsigned 32 bit quantity                         */
typedef signed int INT32S;                /* Signed 32 bit quantity                         */
typedef float       FP32;                   /* Single precision floating point                   */
typedef double       FP64;                   /* Double precision floating point                   */

typedef unsigned int OS_STK;                /* Each stack entry is 32-bit wide                   */
typedef unsigned int OS_CPU_SR;             /* Define size of CPU status register (PSR = 32 bits) */

2、定义中断的实现方式，一般是为了实现临界区代码保护

#define OS_CRITICAL_METHOD 3

#if OS_CRITICAL_METHOD == 3
#define OS_ENTER_CRITICAL() {cpu_sr = OS_CPU_SR_Save();}
#define OS_EXIT_CRITICAL() {OS_CPU_SR_Restore(cpu_sr);}

#endif

3、定义栈的生长方式

/* 堆栈1是从上往下长的，0－从下往上的生长方式 */

#define OS_STK_GROWTH 1 /* Stack grows from HIGH to LOW memory on ARM */

4、宏定义优先级任务切换函数，用于现场保护以及现场恢复实现任务切换

#define OS_TASK_SW() OSCtxSw() // 任务级任务切换

5、定义开、关中断的函数，在保护临界区代码时会用到。

#if OS_CRITICAL_METHOD == 3          /* See OS_CPU_A.ASM */
OS_CPU_SR  OS_CPU_SR_Save(void);
void      OS_CPU_SR_Restore(OS_CPU_SR cpu_sr);
#endif

6、声明函数这些函数都是要自己实现或修改

void    OSCtxSw(void);    // 任务级切换触发PendSV异常
void    OSIntCtxSw(void); // 中断级切换触发PendSV异常
void    OSStartHighRdy(void); // 运行最高优先级的任务
void    OS_CPU_PendSVHandler(void);    // 发生PendSV异常时被触发，OSCtxSw()、OSIntCtxSw() 最终实现即任务切换
void    OS_CPU_SysTickHandler(void); /* See OS_CPU_C.C                                  */
void    OS_CPU_SysTickInit(void);   // 系统时钟节拍初始化用于任务切换
INT32U    OS_CPU_SysTickClkFreq(void); /* See BSP.C OS_CPU_SysTickInit(void);用来获得硬件的时钟频率，这里是直接指定并没有用上。*/
OS_CPU_PendSVHandler(void)、OS_CPU_SysTickHandler(void) 需要在 startup_LPC11xx.s 定义

2、修改OS_CPU_C.C 文件
1、修改OSTaskStkInt()函数
主要修改OSTaskStkInit()函数，其他的HOOK函数根据需要实现（将文件OS_CFG.H中的#define constant OS_CPU_HOOKS_EN设为1，设为0表示不使用这些函数）
用户创建任务时，OSTasKCreat()会调用OSTaskStkInt()函数初始化该任务的堆栈，并把返回的堆栈指针保存到该任务的TCB结构中
的最前面的参数OSTCBStkPtr中，当该任务要被恢复时，任务切换函数从其TCB块中取得其任务堆栈指针，依次将堆栈内容弹到处理器
对应的CPSR、r0、r1，…，r12,lr,pc的寄存器中，完成现场的恢复和程序指针PC的返回。

// 创建任务时被调用初始化任务堆栈  具体实现不是很明白
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT16U opt)

{
OS_STK *stk;
(void)opt;                                  /* 'opt' is not used, prevent warning                */
stk    = ptos;                         /* Load stack pointer 获取堆栈指针                   */

                                             /* Registers stacked as if auto-saved on exception */
*(stk) = (INT32U)0x01000000L;          /* xPSR                                              */
*(--stk)  = (INT32U)task;                   /* Entry Point 保存任务函数地址                      */
*(--stk)  = (INT32U)0xFFFFFFFEL;          /* R14 (LR) (init value will cause fault if ever used)*/
*(--stk)  = (INT32U)0x12121212L;          /* R12                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x03030303L;          /* R3                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x02020202L;          /* R2                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x01010101L;          /* R1                                              */
*(--stk)  = (INT32U)p_arg;                /* R0 : argument  保存参数                         */

                                             /* Remaining registers saved on process stack       */
*(--stk)  = (INT32U)0x11111111L;          /* R11                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x10101010L;          /* R10                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x09090909L;          /* R9                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x08080808L;          /* R8                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x07070707L;          /* R7                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x06060606L;          /* R6                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x05050505L;          /* R5                                              */
*(--stk)  = (INT32U)0x04040404L;          /* R4                                              */

return (stk);
}

2、实现 void OS_CPU_SysTickInit (void)、void OS_CPU_SysTickHandler (void)
// 初始化SysTick 用于在固定时产生中断

void  OS_CPU_SysTickInit (void)
{
INT32U  cnts;
/* cnts = OS_CPU_SysTickClkFreq() / OS_TICKS_PER_SEC; */
cnts = 48000000 / OS_TICKS_PER_SEC; // OS_TICKS_PER_SEC 10ms 产生一次中断

OS_CPU_CM3_NVIC_ST_RELOAD = (cnts - 1);
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CURRENT = 0;

/* Set Priority of SysTick to 2 (0-3, 0 is highest) */
cnts = OS_CPU_CM0_NVIC_SHPR3;
cnts &= 0x00FFFFFF;
cnts |= 0x80000000;
OS_CPU_CM0_NVIC_SHPR3 = cnts;
                                             /* Enable timer.                                     */
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL  |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC | OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_ENABLE;
                                             /* Enable timer interrupt.                         */
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL  |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_INTEN;
}

// SysTick中断服务函数用于产生系统节拍

void  OS_CPU_SysTickHandler (void)
{
OS_CPU_SR  cpu_sr;

OS_ENTER_CRITICAL();                      /* Tell uC/OS-II that we are starting an ISR       */
OSIntNesting++;
OS_EXIT_CRITICAL();
OSTimeTick();                               /* Call uC/OS-II's OSTimeTick()                      */
OSIntExit();                               /* Tell uC/OS-II that we are leaving the ISR       */
}

3、修改OS_CPU_A.S 文件
1、定义寄存器地址
NVIC_INT_CTRL EQU 0xE000ED04 ; Interrupt control state register.

NVIC_SCB_SHPR3  EQU    0xE000ED20
NVIC_PENDSV_PRI EQU    0x00FF0000
NVIC_PENDSVSET  EQU    0x10000000                            ; Value to trigger PendSV exception.

2、实现 OS_CPU_SR_Save()、OS_CPU_SR_Restore()、OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OS_CPU_PendSVHandler()

// 实现OS_CPU_SR_Save()、OS_CPU_SR_Restore()

// 通过保存中断状态来禁用、启用中断用在

OS_CPU_SR_Save ; 保存中断状态 MRS R0, PRIMASK ; Set prio int mask to mask all (except faults) CPSID I BX LR
OS_CPU_SR_Restore ; 恢复中断状态 MSR PRIMASK, R0 BX LR

// 实现 OSStartHighRdy()
// 启动优先级最高的任务

OSStartHighRdy

; 设置PendSV 异常优先级为最低
ldr    r0, =NVIC_SCB_SHPR3
ldr    r1, [r0]
ldr    r2, =NVIC_PENDSV_PRI
orrs r1, r1, r2
str    r1, [r0]

; 初始化PSP设置为 0 MOVS R0, #0                                           ; Set the PSP to 0 for initial context switch call MSR    PSP, R0 ; PSP为0 告诉上下文切换，这是第一次运行
; 设置任务运行状态为 1 LDR    R0, =OSRunning                                     ; OSRunning = TRUE MOVS R1, #1 STRB R1, [R0]
; 触发PendSV 异常，实现任务切换 LDR    R0, =NVIC_INT_CTRL                               ; Trigger the PendSV exception (causes context switch) LDR    R1, =NVIC_PENDSVSET STR    R1, [R0]
   ; PendSV 异常处理函数会关闭中断，所以需要开中断 CPSIE I                                                 ; 使能中断 Enable interrupts at processor level
OSStartHang B    OSStartHang                                        ; Should never get here

[size=14.44444465637207px]// 实现 OSCtxSw() 任务级切换任务
// 触发PendSV 异常，实现任务切换
OSCtxSw LDR R0, =NVIC_INT_CTRL ; Trigger the PendSV exception (causes context switch) LDR R1, =NVIC_PENDSVSET STR R1, [R0] BX LR

[size=14.44444465637207px]// 实现 OSIntCtxSw() 中断级切换任务
// 触发PendSV 异常，实现任务切换

OSIntCtxSw
LDR    R0, =NVIC_INT_CTRL                               ; Trigger the PendSV exception (causes context switch)
LDR    R1, =NVIC_PENDSVSET
STR    R1, [R0]
BX    LR

;/* Pendsv 中断函数 */
;/* 用于实现时间片轮转法中断级任务调度、任务级中断调度切换上下文*/
; 进入PendSV时：
; xPSR、PC、LR、R12、R0~R3 已经在处理栈中被保存
; 处理模式切换到线程模式
; 栈是主堆栈
OS_CPU_PendSVHandler
CPSID I                   ; 关闭中断，避免上下文切换时发送中断。
MRS    R0, PSP                            ; PSP is process stack pointer
;CBZ    R0, OS_CPU_PendSVHandler_nosave ; Skip register save the first time
cmp r0, #0 ; 如果获取任务的SP 为0 则跳到 OS_CPU_PendSVHandler_nosave
beq OS_CPU_PendSVHandler_nosave

; 保存R3~R11和SP
SUBS R0, R0, #0x20                      ; Save remaining regs r4-11 on process stack
stm    r0!, {r4-r7}
mov    r1, r8
mov    r2, r9
mov    r3, r10
mov    r4, r11
stm    r0!, {r1-r4}
subs r0, r0, #0x20

; 将当前的堆栈指针给当前进程的任务块
LDR    R1, =OSTCBCur                      ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
LDR    R1, [R1]
STR    R0, [R1]                         ; R0 is SP of process being switched out

                                             ; At this point, entire context of process has been saved
OS_CPU_PendSVHandler_nosave
; 调用 OSTaskSwHook() 函数用于扩展
mov    r0, lr
push {r0}
ldr    r0, =OSTaskSwHook
blx    r0
pop    {r0}
mov    lr, r0

; 获取当前最高优先级的任务
LDR    R0, =OSPrioCur                                     ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
LDR    R1, =OSPrioHighRdy
LDRB R2, [R1]
STRB R2, [R0]

; 获取当前就绪的线程
LDR    R0, =OSTCBCur                                     ; OSTCBCur  = OSTCBHighRdy;
LDR    R1, =OSTCBHighRdy
LDR    R2, [R1]
STR    R2, [R0]

; 得到新任务的SP和线程恢复 R4~R11
LDR    R0, [R2]                                           ; R0 is new process SP; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
ldm    r0!, {r4-r7}
ldm    r0!, {r1-r3}
mov    r8, r1
mov    r9, r2
mov    r10, r3
ldm    r0!, {r1}
mov    r11, r1

; 载入新的SP和返回
MSR    PSP, R0                                           ; Load PSP with new process SP
mov    r0, lr
movs r1, #0x04
orrs r0, r0, r1
mov    lr, r0
CPSIE I    ; 开启中断
BX    LR                                                 ; Exception return will restore remaining context
b    .
END

移植uCOS II 的难点在于：函数的实现。
总结：
OS_CPU_C.C：
void  OS_CPU_SysTickInit (void)、void  OS_CPU_SysTickHandler (void)
任务调度，产生系统时钟节拍，每一次节拍就切换一次当前就绪表中优先级最高的任务

OS_CPU_A.S：
OS_CPU_SR_Save()、OS_CPU_SR_Restore()：
用于任务保存和恢复自身的中断状态。用于临界区代码。

OSStartHighRdy()：
寻找就绪表中优先级最高的任务。

OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OS_CPU_PendSVHandler()
OSCtxSw()、OSIntCtxSw()都是通过触发PendSV异常进行任务切换
OSCtxSw()：一般是在任务调用延时函数如OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 300); 时调用的。

OSIntCtxSw()：一般用在系统时钟节拍中断时，会采用这种方式调度新的任务。
OS_CPU_PendSVHandler() 产生异常PendSV异常就进行一次任务切换

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