一、uCOS II在ARM處理器上移植過程中的中斷處理 ?? uCOS II是一個(gè)源碼公開、可移植、可固化、可剪裁和搶占式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，其大部分源碼是用ANSI C編寫，與處理器硬件相關(guān)的部分使用匯編語言編寫?？偭考s200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(gè)任務(wù)，其內(nèi)核為占先式，總是執(zhí)行就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)，并支持Semaphore （信號量）、Mailbox （郵箱）、MessageQueue（消息隊(duì)列）等多種常用的進(jìn)程間通信機(jī)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(fèi)獲得，只對商業(yè)應(yīng)用收取少量License費(fèi)用。 ?? uCOS II移植跟OS_CUP_C.C、OS_CPU_A.S、OS_CPU.H 3個(gè)文件有關(guān)，中斷處理的移植占據(jù)了很大一部分內(nèi)容。作為移植的一個(gè)重點(diǎn)，本文以標(biāo)準(zhǔn)中斷（IRQ）為例討論了移植中的中斷處理。 ?? 1、uCOS II系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ?? uCOS II的軟硬件體系結(jié)構(gòu)如圖1。應(yīng)用程序處于整個(gè)系統(tǒng)的頂層。每個(gè)任務(wù)都可以認(rèn)為自己獨(dú)占了CPU，因而可以設(shè)計(jì)成為一個(gè)無限循環(huán)。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(guān)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(chǎn)生可重入代碼：可以使用C調(diào)用進(jìn)入和退出Critical Code（臨界區(qū)代碼）； ?? 2）處理器必須支持硬件中斷，并且需要一個(gè)定時(shí)中斷源； ?? 3）處理器需能容納一定數(shù)據(jù)的硬件堆棧； ?? 4）處理器需有能在CPU寄存器與內(nèi)存和堆棧交換數(shù)據(jù)的指令。 ?? 移植uCOS II的主要工作就是處理器和編譯器相關(guān)代碼以及BSP（Board Support Package）的編寫。uCOS II處理器無關(guān)的代碼提供uCOS II的系統(tǒng)服務(wù)，應(yīng)用程序可以使用這些API函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存管理、任務(wù)間通信以及創(chuàng)建、刪除任務(wù)等。 ?? 2、uCOS II移植過程中需要注意的幾個(gè)問題 ?? uCOS II移植的中斷處理跟ARM體系結(jié)構(gòu)和uCOS II處理中斷的過程有關(guān)，必須注意這2個(gè)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(zhí)行狀態(tài)，用于執(zhí)行大多數(shù)應(yīng)用程序；快速中斷模式（FIQ MODE）支持?jǐn)?shù)據(jù)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(tǒng)受保護(hù)的模式：數(shù)據(jù)中止模式（ABT MODE）指令預(yù)取指中止、數(shù)據(jù)中止時(shí)進(jìn)入該模式；未定義模式（UND MODE）當(dāng)執(zhí)行未定義的指令時(shí)進(jìn)入該模式；系統(tǒng)模式（SYS MODE）是操作系統(tǒng)一種特許的用戶模式。 ?? 除了用戶模式之外，其他模式都?xì)w為特權(quán)模式，特權(quán)模式用于中斷服務(wù)、異?；蛘咴L問受保護(hù)的資源。 ?? 特權(quán)模式中除系統(tǒng)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(shè)置中斷向量表來處理異常。uCOS II的移植主要處理標(biāo)準(zhǔn)中斷（IRQ）、快速中斷（FIQ）和軟件中斷（SWI）。 ?? 2.2 uCOS II中斷響應(yīng)的過程 ?? 以IRQ中斷為例，假設(shè)CRPS中I_bit位為0，當(dāng)有IRQ中斷時(shí)，CPU強(qiáng)制進(jìn)入IRQ模式，當(dāng)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(guān)閉IRQ中斷。數(shù)據(jù)保存之后，CPU強(qiáng)行從0X00000018開始執(zhí)行，PC值保存了OS_CPU_IRQ_ISR（）的地址， 然后執(zhí)行OS_CPU_IRQ_ISR（）。在OS_CPU_IRQ_ISR（）中OS_CPU_IRQ_ISR_Handler（）被調(diào)用來檢測中斷源并執(zhí)行中斷。OS_CPU_IRQ_ISR_Handler（）返回以后，OS_CPU_IRQ_ISR（）又調(diào)用OSIntExit（）來確認(rèn)是否有比ISR優(yōu)先級更高的任務(wù)要執(zhí)行。如果當(dāng)前中斷任務(wù)仍然是優(yōu)先級最高的任務(wù)，OSIntExit（）返回，OS_CPU_IRQ_ISR（）彈出中斷堆棧，如果優(yōu)先級更高的任務(wù)需要執(zhí)行，OSIntExit（）調(diào)用OSIntCtxSw（）執(zhí)行優(yōu)先級更高的任務(wù)。 ?? 2.3 uCOS II的臨界段代碼 ?? uCOS II使用關(guān)中斷來保護(hù)臨界代碼。它定義了2個(gè)宏來開中斷（OS_EXIT_CRITICAL（）），關(guān)中斷（OS_ENTER_CRITICAL（））。OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）有3種方法來實(shí)現(xiàn)，uCOS II建議使用第3種方法可以保存當(dāng)前處理器狀態(tài)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(guān)，其移植過程主要有以下幾個(gè)步驟。 ?? 3.1 在CRT.S中設(shè)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(shè)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，F(xiàn)IQ_ADDR ??RESET_ADDR：。 WORD RESET_HANDLER ??UNDEF_ADDR：.WORD UNDEF—HANDLER ??SWI_ADDR：.WORD SWI HANDLER ??PABT_ADDR：.WORD PABT_HANDLER ??DABT_ADDR：.WORD DABT_ HANDLER ??.WORD 0 /*保留地址*/ ??IRQ_ADDR：.WORD IRQ_HANDLER ??FIQ_ADDR：.WORD FIQ HANDLER ??UNDEF_HANDLER:B UNDEF_HANDLER ??SWI_HANDLER： B SWI_HANDLER ??PABT_HANDLER： B PABT_HANDLER ??DABT_HANDLER： B DABT_HANDLER ??IRQ_HANDLER： B OS_CPU_IRQ_ISR ??/*跳轉(zhuǎn)到OS_CPU_IRQ_ISR（在OS_CPU_A.S中）*/ ??FIQ_HANDLER： B OS_CPU_FIQ_ISR ??/*跳轉(zhuǎn)到OS_CPU_FIQ_ISR（在OS_CPU_A.S中） */ 這里設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)中斷異常（IRQ）和快速中斷異常（FIQ）的中斷入口，其余異常都設(shè)置為死循環(huán)，當(dāng)發(fā)生這些異常的時(shí)候，必須使系統(tǒng)復(fù)位才能退出死循環(huán)。 ?? 3.2 移植中斷任務(wù)切換 ?? 中斷任務(wù)切換（OSIntCtxSw）和任務(wù)切換函數(shù)（OSCtxSw）比較相似，主要有以下幾步組成： ??1）調(diào)用OSTask SwHook（） ??2）OSPrioCur=OSPrioHighRdy ??3）OSTCBCur=OSTCBHighRdy ??4）SP=OSTCBHighRdy-》OSTCBStkPtr ??//獲取高優(yōu)先級的任務(wù)堆棧指針