【doc】μC／OS-Ⅱ中通过中断返回指令实现任务切换

【doc】μC／OS-Ⅱ中通过中断返回指令实现任务切换 μC,OS-?中通过中断返回指令实现任务 切换 MicrocomputerApplicationsVo1.22,No.4,2006技术交流微型电脑应用2006年第22卷第4期 文章编号:1007—757X(2006)04--0061—02 l_IC/oS一?中通过中断返回指令实现任务切换 胡蔷 摘要:~C/OS--I是一个源码公开的实时嵌入式操作系统,它的特点在于公开的源代码,很强的移植性,占先式多任务,每 个任务有单独的栈,中断管理及很强的稳定性与可靠性等,目前越来越受到实时嵌入式系统者的关注,而要使用~C/OS--l 就要针对不同的处理器进行移植,本文通过对在80x86和MCU一51上移植实例的分析,给出了在移植~C/OS--I系统时如何通 过中断指令实现任务切换,解决移植的核心问题. 关键词:~C/OS--I;嵌入式操作系统;移植;任务切换 中圈分类号:TP313文献标识码:A 1uC/oS一?的工作原理 ~C/OS—I是一个占先式多任务实时嵌入式操作系统, 它的每个任务都有单独的栈,通过时钟中断来控制各个任务 的切换,即时钟节拍是~C/OS--I工作的脉搏,但要这个脉搏 对工作起作用则是通过任务调度函数中的最后一条指令 中断返回指令来实现的.因此要使中断返回指令工作时返回 到正确的任务的入口地址来实现任务切换. 2~c/os-?的移植 2.1要使用uc/os—i正常工作,处理鼍必须满足以下要 求: (1).处理器的c编译器能产生可重入代码. (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(通常在lO至 lOOHZ之间) (4)处理器支持能够容纳一定量数据(.--I能是几千字节) 的硬件堆栈. (5)处理器有堆栈指针和其他CPU寄存器读出和存储到 堆栈或内存中的指令. 2.2需要移檀的文件有: CPU.H0S—CPU—A.ASMoS—CPU—C.C 0S— 2.3时钟定时鼍的硬件设定 3~c/os-?中中断返回指令实现任务切换 3.1CPU中的中断返回指令的作用是: 从工作堆栈中恢复断点和恢复标志寄存器. 3.2uc/os-i中的任务控制块TCB和任务堆栈(本文只给 作者简介:胡瞢,黄石理工学院,讲师,研究生 出与任务切换有关的TCB结构体定义部分): typedefunsignedint0S—STK;//任务堆栈的栈单元宽 度与编译相关 typedefstructos——tcb{ 0S—STK*OSTCBStkptr;//任务堆栈指针 ? ……………… )OS--TCB;//任务控制块 OS--TCB*OSTCBCur;指向任务控制块的指针 3.3任务堆栈的栈增长方式: #define0S—STK—GR0wTH1//0向上,1向下;与 处理器相关 3.4针对不同的处理鼍采用相应的汇编指令从指向任务控 制块的指针中得到任务堆栈的指针,把当前工作堆栈转刭要 切换的任务堆栈上,通过中断返回指令切换刭新的任务. 3.5实例: (1)80x86中的实现: 80x86工作在实模式下,C和ASM都用大模式编译,应用 程序和数据最大寻址空间为1MB,程序指针为32位即由16位 段地址和16位偏移量组成. a.与处理器和编译器相关量的定义: #define0S—STK—GR0WTH1 typedefunsignedint0S—STKl typedefunsignedintINT16U; b.堆栈初始化; 任何一个新建任务都要做这个初始化他与处理器相关对 于中断返回后正确切换到新任务至关重要. voidOSTaskStklnit(void(*ask)(voidpd),void* pdata,voidptos,INT16Uopt) { 0S—STK*stkl stk=(INT16U*)ptosl ?61? MicrocomputerApplicationsVo1.22,No.4,2006技术交流截型电脑应用2006年第22 卷第4期 *stk一(INT16U)FP—SEG(pdata);//获得任务 的附加数据区指针 *stk一一(INT16U)FP—OFF(pdata); *stk一一(INT16U)FP—SEG(task);//本任务的人 口地址(段值:偏移值) *stk一一=(INT16U)FP—OFF(task); *stk一(INT16U)0x0202;//标志寄存器设为使 中断允许 *stk一一=(INT16U)FP—SEG(task);//本任务的人 口地址(段值:偏移值) *stk一一(INT16U)FP—OFF(task); stk一一(INT16U)0xAAAA;//AX,CX,DX,BX, SP,BP,SIDI,ES *stk一一(INT16U)OxCCCC; *stk一一=(INT16U)0xDDDDl *stk一一=(INT16U)0xBBBBl *stk一一=(INT16U)0x0000; *stk一一=(INT16U)0xllllI *stk一一=(INT16U)0x2222l *stk一一=(INT16U)0x3333; *stk一一=(INT16U)0x4444; *stk=一DS;//当前数据段 return((void*)stk); ) C.获得任务堆栈指针进行切换 EXTRN一0STCBCur:DW0RD;外部C程序中定义的 指向TCB的指针 ……………… ? M0VAX,SEG—0STCBCur;得到0STCBCur变量的 段值 M0VDS.AX LESBX,Dw0RDPTRDS:一0STCBCur;把要切换任 务的TCB的段值传送到ES, ;偏移值传送到BX MOVSs,ES:[BX+2];把要切称任务的任务堆栈的段 值传送到SS MOVSP,ES:[BX-];偏移值传送到SP,从而实现了从当 前工作栈 ;切换到要切换任务和任务堆栈上 POPDS;按任务堆栈初始化顺序倒过来出栈 P0PES P0PA IRET (2)8051中的实现: C和ASM都用大模式编译;8051中一般指针为三字节 a.与处理器和编译器相关量的定义: #defineOS—STK—GR0WTH0 typedefunsignedchar0S—STKl typedefunsignedintINT1fU; b.堆栈初始化 void*0STaskStkInit(void(*task)(voidpd),void ppdata,voidptos,unsignedintopt) reentrant { 0S—STK*stk: ppdata—ppdata; opt—opt;//opt没被用到,保留此语句防止告警产生 stk一(0S—STK*)ptos;//用户堆栈最低有效地址 *stk++一15;//用户堆栈长度 *stk++一(INT16U)task8L0xFF;//任务地址低8 位 *stk++一(INT16U)task>>8;//任务地址高8位 *stk++一0x00;//PSW *stk++一0x0AI//ACC *stk++一0x0B;//B *stk++一0x00;//DPL *stk++一0x00;//DPH *stk++一0x00;//R0 *stk++一0x01;//R1 *stk++一0x02;//R2 *stk++一0x03;//R3 *stk++:0x04;//R4 *stk++一0x05;//R5 *stk++一0x06;//R6 *stk++一0x07;//R7return((void*)ptos); ) C.获得任务堆栈指针进行切换 EXTRNIDATA(0STCBCur) ?STACKSEGMENTIDATA;定义堆栈段 RSEG?STACK oSStack: DS1OH OSStkStartIDATAOSStack一1OSStkSart中存放SP 的初始起点值 M0VR0,#LOW(0STCBCur);获得OSTCBCur指针 低地址,指针占3字节.+0类型 ;+1高8位数据+2低8位数据 INCR0 MOVDPH,@R0;全局变量OSTCBCur在IDATA中, 0STCBCur指向的TCB的 ;高8位的地址值放人DPH,低8位的地址值放人DPL中 (下转第64页) ?62? MicrocomputerApplicationsVo1.22,No.4,2006学习园地微型电脑应用2006年第22 卷第4期 a=20;b一30;c一40 d=sum3(a,b,C); printf("%d+d+d一d",a,b,C,d); ) 在命令行下,执行: TCCexal,C..ib/addlib.1ib 运行exa1.exe,可以看到输出结果:2O+3O+40=90 如果要在TC集成环境下使用函数库addlib.1ib时,需要 建立一个工程文件.如建立名为add—exa1.prj文件: add--exaladdlib.1ib 在alt+p功能中选工程文件名为:add--exa1.prj后,即可 用Alt+R运行程序. 4改进 用上述方法建立的库函数在DOS下编译和连接比较麻 烦,即使在TC集成环境下使用也要建立工程文件,也比较烦 琐.因此可以考虑将自定义函数的目标模加入到运行时库里 面.运行时库是系统提供的函数库,位于系统的lib子目录下, 无论建立保种程序都要连接这些函数库.并且不同的编译模 式,对应不同的运行时库.编译模式可以在TC集成环境Op— tion—Compiler—Model中设置,在一般情况下用的是小编译 模式,对应的运行时库为CS.1ib.要使上面建立的库函数在TC 集成环境下实现编译和连接,在上面的第?步中,TLIB命令 的搪行改为TLIBCS.1ib+addI.obj,这里是将自定义函数的 目标模块加入到运行时库CS.1ib里面.然后在集成环境下编译 连接exa1.C就可以了. 5小结 TurboC的函数库管理程序TLIB,为我们提供了对库函 数的维护手段,我们还可以把自己经常使用的程序模块添加 到函数库中,或是建立自己的函数库,为开发自己的程序服 务. 参考文献: f-1]谭浩强,张基温,唐永炎.c语言程序设计教程[M].高等 教育出版社,2001 [23邢馥生,刘志远,姜德森.c语言程序设计及应用I-M].高 等教育出版社,2002 (收稿日期:2OO5—2—20) ??????????????????????????????????? ????????????????? (上接第62页) INCR0 M0VDPL,@R0 INCDPTR;DPTR加1移到任务堆栈的指针高8位地 址上 MOVXA,@DPTR;.0STCBStkPtr是void指针 MOVRO,A;获得任务堆栈指针的高8位地址值放入RO 暂存 INCDPTR MOVXA,@DPTR;获得任务堆栈指针的低8位地址值 放入R1暂存 M0VR1.A M0VDPH.R0. MOVDPL,R1;已得到堆栈的指针放在DPTR中 MOVXA,@DPTR;用户堆栈中是unsignedchar类型数 据;从任务堆栈中取出堆栈 ;长度值 MOVR5,A;R5一用户堆栈长度 ;恢复现场堆栈内容 M0VR0.#OSStkStart restore--stack: INCDPTR INCR0 M0VXA,@DPTR M0V@RO,A DJNZR5,restore--stack ;恢复堆栈指针SP M0VSP,R0 ;RO—R7DPHDPLBAPSw出栈 RETI 由上两例比较可以看到要正确移植,关键在于对工作栈 和中断返回指令的理解,搞清处理器,C编译器和汇编及指针 的内存存放方式将能够对C/0S—l进行很好的移植. 4结束语: pC/OS--I中通过中断返回实现任务切换是其重要的工 作原理之一,上述原理的分析和实现也同样适合在其它处理 器上的移植. 参考文献: [1]JEANJ.LABR0ssE着邵贝贝译.pC/OS—l一源码公 开的实时嵌入式探作系统I-M].中国电力出版社2002.6 [2]徐爱钧,彭秀华壕着单片机高级语言C51Windows环境 嫡程与应用[M].电子工业出版社2002.4 [-33朱慧真嫡着.80x86汇嫡语言教程I-M].清华大学出版社 1995.9 [4]杨屹~COS51移植[Z].巨龙公司系统集成开发部 2002/10/03 (收稿日期:2005—6—27) ?64?