第十章

μC/OS-II系統與移植目錄μC/OS-II系統移植μC/OS-II系統結構與配置μC/OS-II系統任務本章小結本章將介紹嵌入式實時操作系統μC/OS-II的系統結構及其在STM32F103RCT6學習板上的移植工程，并將闡述μC/OS-II系統配置與裁剪的方法。μC/OS-II是美國Labrosse先生推出的開源嵌入式實時操作系統，具有體積小、實時性強和移植能力強的特點。μC/OS-II可以移植到幾乎所有的ARM微控制器上，那些具有一定RAM空間（最好是8kB以上）且具有堆棧操作的微控制器均可成功移植。STM32F103RCT6片上RAM空間為48kB，可以很好地支持μC/OS-II系統。110.1μC/OS-II系統移植23在工程PRJ26的基礎上，新建工程“PRJ27”，保存在“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ27”目錄下，此時的工程PRJ27與工程PRJ26完全相同。現在，進行下面的設計工作：（1）在工程PRJ27工作窗口中，單擊“ManageRun-TimeEnvironment”快捷鈕（“管理運行環境”），或者單擊菜單“Project|Manage|Run-TimeEnvironment...”，將彈出如右圖所示對話框。μC/OS-II系統移植4然后，單擊“OK”按鈕進入下圖所示界面。μC/OS-II系統移植5（2）在上圖中左側的工程管理器中，鼠標右鍵單擊“STM32F103RCT6”，在其彈出菜單中單擊“OptionsforTarget‘STM32F103RCT6’...Alt+F7”，進入下圖所示對話框，在下圖中選擇“C/C++”選項卡。μC/OS-II系統移植6（3）修改系統啟動文件startup_stm32f10x_hd.s，如下面的程序段所示。μC/OS-II系統移植7（4）修改文件app_cfg.h，如下面的程序段所示。（5）修改includes.h文件，如下面的程序段所示。μC/OS-II系統移植8（6）修改main.c文件，如下面的程序段所示。μC/OS-II系統移植9（7）新建文件strfun.c和strfun.h，保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ27\USER”下，其代碼如下面的程序段所示。μC/OS-II系統移植10μC/OS-II系統移植11（8）新建文件task01.c和task01.h，保存在“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ27\USER”目錄下，其代碼如下面的程序段所示。μC/OS-II系統移植12（9）修改exti.c文件中如下面的程序段所示的部分。μC/OS-II系統移植13（10）修改os_cfg.h文件中宏常量“OS_TMR_EN”的值，由0u修改為1u（位于文件的第139行），表示打開系統定時器模塊。第10.2節中將詳細介紹os_cfg.h文件。（11）將文件strfun.c和task01.c添加到工程管理器的“USER”分組下。（12）在bsp.c文件中注釋掉SysTickInit函數，即“//SysTickInit();”，工程中的systick.c和systick.h文件可以從工程中移除，這是因為系統節拍定時器專用于μC/OS-II操作系統。工程PRJ27是一個完整的工程，在STM32F103RCT6學習板上運行時，LED燈D11每隔1秒閃爍一次（注意：LED燈D9不閃爍，D10的閃爍由通用定時器2控制），在LCD屏的左上角顯示一行信息“uC/OS-IIVersion:2.9211.”（如果按下按鍵S18或S19蜂鳴器將啟動或關閉），如右圖所示。μC/OS-II系統移植10.2μC/OS-II系統結構與配置1415本書使用的μC/OS-II嵌入式實時操作系統，版本號為V2.92.11，結合工程PRJ27工作窗口圖可知，μC/OS-II共有16個系統文件（包括ucos_ii.h），如下表所示。μC/OS-II系統結構與配置16如果重點關注μC/OS-II系統的應用程序設計，可以只關心系統配置文件os_cfg.h，通過該文件可對μC/OS-II系統進行裁剪，該文件內容如下面的程序段所示。μC/OS-II系統結構與配置17μC/OS-II系統結構與配置18μC/OS-II系統結構與配置19μC/OS-II系統結構與配置20μC/OS-II系統結構與配置下面將os_cfg.h文件中常用的配置宏列在下表中。10.3μC/OS-II系統任務2122μC/OS-II系統任務μC/OS-II具有3個系統任務，即空閑任務、統計任務和定時器任務（注意，定時器任務在一些書中被稱為用戶任務，本書中將定時器任務稱為系統任務）。系統任務由μC/OS-II內核創建；除了系統任務外，其余任務由用戶創建，實現所需要的功能，均被稱為用戶任務。23空閑任務空閑任務是當所有其他任務均沒有使用CPU時，空閑任務占用CPU，因此，空閑任務是μC/OS-II中優先級最低的任務，其優先級號固定為OS_LOWEST_PRIO。空閑任務實現的工作為：每執行一次空閑任務，系統全局變量OSIdleCtr自增1；每次空閑任務的執行都將調用一次鉤子函數OSTaskIdleHook，用戶可以通過該鉤子函數擴展功能，例如使STM32F103RCT6進入低功耗模式。24統計任務統計任務用于統計CPU的使用率和各個任務的堆棧使用情況。統計任務的優先級號固定為OS_LOWEST_PRIO-1，僅比空閑任務的優先級高，對于μC/OS-IIV2.92.11而言，每0.1秒執行統計任務一次，將統計這段時間內空閑任務運行的時間，用OSIdleCtr表示，用該數值與0.1秒時間內只有空閑任務運行時的OSIdleCtr的值（用OSIdleCtrMax表示，在OSStatInit函數中統計到該值）相比，即得到這0.1秒時間內的CPU空閑率，1減去CPU空閑率的差為CPU使用率。當需要查詢某個任務的堆棧使用情況時，必須在創建這個任務時把它的堆棧內容全部清0，這樣，統計任務在統計每個任務的堆棧使用情況時，統計其堆棧中不為0的元素個數，該值為其堆棧使用的長度，堆棧總長度減去前者即得到該任務的空閑堆棧空間長度。25統計任務當程序段10-10的第44行OS_TASK_STAT_EN為1時，則開啟μC/OS-II統計任務功能。此時需要在第一個用戶任務的無限循環體前面插入語句“OSStatInit();”以初始化統計任務，并且要求使用函數OSTaskCreateExt創建用戶任務，最后一個參數使用“OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR”。統計任務可以統計各個任務的CPU占用率以及其堆棧占用情況。一般地，在第一個用戶任務中顯示CPU使用率和各個任務堆棧占用情況，CPU使用率保存在一個系統全局變量OSCPUUsage中，其值為0~100的整數，如果為3，則表示CPU使用率為3%。26統計任務當查詢某個任務的堆棧使用情況時，需要定義結構體變量類型OS_STK_DATA的變量，然后調用函數OSTaskStkChk，該函數有兩個參數，第一個為任務優先級號，第二個為指向OS_STK_DATA型結構體變量的指針。例如，OS_STK_DATAStkData;OSTaskStkChk(2,&StkData);則將優先級號為2的任務的堆棧使用情況保存在StkData變量中，其中，StkData.OSFree為該任務空閑的堆棧大小，StkData.OSUsed為該任務使用的堆棧大小，單位為字節。27定時器任務定時器任務由μC/OS-II系統提供，用于創建軟定時器（或稱系統定時器）。相對于STM32F103RCT6芯片的硬件定時器而言，軟定時器是指μC/OS-II系統提供的軟件定時器組件，具有和硬件定時器相似的定時功能。根據表10-2所示的配置方式，在后續的工程中將定時器任務的優先級號配置為61。程序段10-10中第105行宏定義了常量OS_TMR_CFG_MAX為16，表示最多可以創建16個軟定時器。μC/OS-II定時器任務可管理的定時器數量僅受定時器數據類型的限制，對于16位無符號整型而言，可管理多達65536個定時器。10.4本章小結2829本章小結本章詳細討論了μC/