锐客网

  1. 首页 > it技术 > >

rtos|ucosii在stm32上的移植详解1

stm32RTOS

转载请注明出处：http://blog.csdn.net/lbl1234

虽然目前网上已经有不少关于ucosii在stm32上的移植版本，包括micrium也有官方移植版本。但这些版本具体是怎么移植出来的，又该怎么基于移植好的ucosii开发应用软件，网上介绍的并不多。这里介绍一下我的移植经历，希望对大家有所帮助。
我的移植基本上是从零开始的。首先想要做好移植，有两方面的内容是必须要了解。1.目标芯片；2.ucosii内核原理。
虽然我们移植的目标芯片是stm32，但操作系统的移植基本是针对Cortex-M3内核（以下简称CM3）而言的，所以我们只需了解CM3内核就好了。stm32芯片就是CM3内核加上各种各样的外设。
怎么才能了解CM3呢？看一本书<>（宋岩译，网上多的很）就好了，很多同学可能想，看完这本书移植的新鲜劲都没了，因此我把该书和移植有关的章节都列了出来，并对其中的重点内容进行介绍，我数了数相关章节还不到100页，就这点内容，总要看了吧。
相关章节如下：
chapter2 Cortex-M3概览
2.1 - 2.9
主要了解Cortex-M3的概貌。刚开始看时不用追求全部理解，后面会有详细介绍，很多内容多看几遍就明白。其中2.8 指令集，只要了解，CM3只使用thumb2就ok了。
chapter3 Cortex-M3基础
3.1 寄存器组
R0-R12: 通用寄存器

R13: 堆栈寄存器
有两个，MSP和PSP，同时只能看见一个
引用R13时，引用的是正在使用的那个
MSP：可用于异常服务和应用程序
PSP：只能用于应用程序
系统复位后，用的堆栈指针是MSP。

R14: 连接寄存器，又名LR
存储返回地址
R15: 程序计数寄存器，又名PC
3.2 特殊功能寄存器
程序状态字寄存器组（PSRs）
中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI）
控制寄存器（CONTROL）

程序状态字寄存器组（PSRs）分为
应用程序 PSR（APSR）
中断号 PSR（IPSR）
执行 PSR（EPSR）

每个都是32位，由于这3个寄存器有效位是错开的，因此可以组合访问。
【rtos|ucosii在stm32上的移植详解1】中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI）
这三个寄存器用于控制异常的使能和除能。
控制寄存器（CONTROL）
它有两个作用：
1.定义特权级别
2.选择当前使用哪个堆栈指针
3.3 操作模式和特权极别
操作模式: 处理者模式和线程模式
异常处理：处理者模式
主程序：线程模式
ucosii不区分特权级和用户级，程序始终工作在特权级
这两个堆栈指针的切换是全自动的，就在出入异常服务例程时由硬件处理。
3.4 - 3.7
没什么好讲的，需要看。
3.8 复位序列
0x00000000 MSP初值
0x00000004 PC初值 复位向量
chapter7 异常
7.1 异常类型
分为系统异常(编号1-15)和外部中断(大于15)
7.2 优先级
CM3支持3个固定的高优先级和多达256级的可编程优先级。
在NVIC中，每个中断都有一个优先级配置寄存器（1个byte），用来配置该中断的优先级。但该寄存器并不是每个位都被使用，不同制造商生产的芯片不相同，譬如stm32使用4位，也就是说stm32支持16个可编程优先级（参考：chapter9） 。
注意该寄存器是以MSB对齐的，因此stm32每个中断的优先级配置寄存器7:4位有效，3:0位无效。
对于优先级，CM3又分为抢占优先级和亚优先级，
NVIC中的应用程序中断及复位控制寄存器(AIRCR)的优先级分组(10:8)描述了如何划分抢占优先级和亚优先级。
什么意思？以stm32为例，优先级配置寄存器不是7:4位有效吗，如果AIRCR中的优先级分组值为4，则优先级配置寄存器的7:5位确定抢占优先级，位4确定亚优先级。此时所有中断有8个抢占优先级，每个抢占优先级有2个亚优先级。
抢占优先级高的中断可以抢占抢占优先级低的中断，即抢占优先级决定了中断是否可以嵌套。
相同抢占优先级的中断不能嵌套，但当抢占优先级相同的异常有不止一个到来时，就优先响应亚优先级最高的异常。
参考附录D
表D.9 中断优先级寄存器阵列 0xE000_E400 - 0xE000_E4EF 共240个。
表D.16系统异常优先级寄存器 0xE000_ED18 - 0xE000_ED23 共12个。
优先级相同，看中断号，中断号小的优先。
7.3 向量表
初始在0x00000000处，可以通过向量表偏移量寄存器(VTOR)（地址：0xE000_ED08）更改，一般无需更改。
7.4 中断输入及挂起行为
需要看。
7.5 Fault异常
可不看。
7.6 SVC和PendSV
SVC主要用在分特权级和用户级的操作系统，ucosii不区分特权级和用户级，可以不管这个东西。
这里说点题外话，一开始我很奇怪为什么会提供这种中断，因为这种中断一般都是用在大型的操作系统上，如linux系统上，可CM3又不提供MMU，应该是无法移植linux系统。后来我才知道uclinux是针对没有MMU的嵌入式系统而设计的，不过还是很怀疑有人会在像stm32这种芯片上用uclinux。
PendSV
PendSV中断主要做上下文切换，也就是任务切换，是ucosii移植过程中最重要的中断。
主要有两点：
1.PendSV中断是手工往NVIC的PendSV悬起寄存器中写1产生的（由OS写）。
2.PendSV中断优先级必须设为最低。
在讲移植代码时会介绍具体是如何做的。
对于7.6的PendSV部分应认真研读一下。
chapter8 NVIC与中断控制
NVIC负责芯片的中断管理，它和CM3内核紧密相关。
如果对于CM3中断配置不是很了解，可以看看8.1, 8.2, 8.3, 8.4节。
8.7节讲述了SysTick定时器，需要看。
chapter9 中断的具体行为
9.1 中断／异常的响应序列
当CM3开始响应一个中断时
1.xPSR, PC, LR, R12以及R3‐R0入栈
2.取向量
3.选择堆栈指针MSP/PSP，更新堆栈指针SP，更新连接寄存器LR，更新程序计数器PC

对移植ucosii来说，需要注意1,3
9.2 异常返回
在CM3中，进入中断时，LR寄存器的值会被自动更新。
9.6节对更新后的值进行说明。这里统称EXC_RETURN。
返回时通过把EXC_RETURN往PC里写来识别返回动作的。
因为EXC_RETURN是一个特殊值，所以对于CM3，汇编语言就不需要类似reti这种指令，而用C语言开发时，不需要特殊编译器命令指示一个函数为中断服务程序。实际上，中断服务程序如果是c代码编写，汇编成汇编代码，函数结尾一般是reti。

9.3 嵌套的中断
只要注意：中断嵌套不能过深即可。
9.4和9.5
这两节说明CM3对中断的响应能力大大提高了，主要是硬件机制的改进。
但对移植来说，并不需要关注。
9.6 异常返回值
对不同状态进入中断时，LR寄存器的值进行说明，需要看。
这里有一点需要注意，该点在讲移植代码时再介绍。
9.7和9.8
对移植来说，并不需要关注。
chapter10 Cortex-M3的低层编程
这一章仅需关注10.2节，因为对移植来说汇编与C的接口是必须面对的。
10.2 汇编与C的接口
有两点需要知道：
1.当主调函数需要传递参数（实参）时，它们使用R0‐R3。其中R0传递第一个，R1传递第2个……在返回时，把返回值写到R0中。
2.在函数中，用汇编写代码时，R0-R3, R12可以随便使用，而使用R4‐R11，则必须先PUSH，后POP。
以上内容和移植多少都有些关系，刚开始看，可能不太明白，多看几遍就好了。

    推荐阅读


    上一篇：Ubuntu虚拟机安装vmware tools

    下一篇：STM32F103 UART中断接收 DMA发送