TI Sitara AM335x系统之转载别人的关于uCosII在AM1808上的移植

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TI Sitara AM335x系统之转载别人的关于uCosII在AM1808上的移植 [复制链接]

这篇文章转载来自德州仪器在线社区写的很好希望对大家有用
uCosII在AM1808上的移植

准备用AM1808做一个轻量级的应用，就想到了uCOS-II操作系统，之前使用过该操作系统都是利用别人移植好的工程，顶多就是做一些简单的修改，这次觉得uCOS-II自己也用过很多了，还没有移植过一回，正好趁此机会深入了解一下。网上找了一个uCOS-II在ATMEL的ARM9上移植的版本，版本号是V2.88。决定就从它开始了。后面称之为uC-SAM9263

使用的硬件开发板是国产的hawk板子，使用串口连接，用sfh_omap-l138.exe烧写程序到NAND Flash中。开发环境使用CCS5。使用StarterWare提供的bootloader程序引导系统，在bootloader中，已经配置好了系统参数，所以ucosII就不用再对系统进行初始化。

第一步：建立工程，File->New->CCS Project，输入工程名，选择器件，再选择一个空的工程。如下图所示：

完成后产生一个空的工程在工程浏览栏，如下图所示：

第二步：根据StarterWare中提供的例子，修改AM1808.cmd文件：如下所示：

-stack  0x8000                             /* SOFTWARE STACK SIZE           */

-heap   0x4000                             /* HEAP AREA SIZE                */

-e Entry

MEMORY

{

    EMIFACS0:  o = 0x40000000  l = 0x20000000 /* 512MB SDRAM Data (CS0)*/

    EMIFACS2:  o = 0x60000000  l = 0x02000000 /* 32MB Async Data (CS2) */

    EMIFACS3:  o = 0x62000000  l = 0x02000000 /* 32MB Async Data (CS3) */

    EMIFACS4:  o = 0x64000000  l = 0x02000000 /* 32MB Async Data (CS4) */

    EMIFACS5:  o = 0x66000000  l = 0x02000000 /* 32MB Async Data (CS5) */

    SHRAM:     o = 0x80000000  l = 0x00020000 /* 128kB Shared RAM */

    DDR_MEM     : org = 0xC1080000   len = 0x2F7FFFF     /* RAM */

    ARMROM:    o = 0xFFFD0000  l = 0x00010000 /* 64kB ARM local ROM */

    ARMRAM:    o = 0xFFFF0000  l = 0x00002000 /* 8kB ARM local RAM */

}

SECTIONS

{

    .init   : {

      system_config.lib (.text)

        } load > 0xC1080000

    .text    : load > DDR_MEM              /* CODE               */

.data    : load > DDR_MEM

    .bss     : load > DDR_MEM              /* GLOBAL & STATIC VARS  */

     RUN_START(bss_start),

RUN_END(bss_end)

.binit         >  DDR_MEM

    .init_array    >  DDR_MEM

    .args          >  DDR_MEM

    .neardata      >  DDR_MEM

    .fardata       >  DDR_MEM

    .rodata        >  DDR_MEM

    .const   : load > DDR_MEM              /* SOFTWARE SYSTEM STACK        */

    .cinit   : load > DDR_MEM              /* SOFTWARE SYSTEM STACK        */

    .stack   : load > 0xC3FF7FFC           /* SOFTWARE SYSTEM STACK     */

}

第三步：建立工程目录

在生产CCS工程时，就建立了一个文件夹，uSys/Project。删除刚才建立的main.c文件。在此文件夹下建立SoftWare目录，目录下建立App，BSP，HWLib，OS，User文件夹和下级目录。如下图所示：

其中，App是应用程序目录，BSP是板级支持包，主要是配置开发板启动初始化等工作。OS里面有几个文件夹，放操作系统源文件，系统配置文件等。还有一个HWLib，这个目录放置AM1808的硬件库，这是TI提供的StarterWare软件包的一部分，包括工程中用到的启动代码，驱动代码或库文件。

User暂时没有用，准备用来放用户的应用文件。

在App目录中建立App.c；App.h文件，从uC-SAM9263拷贝其它文件到该目录。

在BSP目录中建立两个空文件如图所示。

HWLib目录：

拷贝StarterWare中的system_config.lib  utils.lib两个库和drivers，platform，inlcude目录如图所示。当然，也可以不用StarterWare包中的库文件，可以直接复制其中的源文件到工程目录下面，在这上面修改即可，以保证工程的独立性并且不影响StarterWare包源代码。其中drivers目录就是复制源文件。注意，并不是所有文件都要加入工程中，可以参考相应的StarterWare工程，从中提取有用的文件加入工程。

从uC-SAM9263工程中拷贝操作系统源代码到工作目录，结构如下所示：

第四步：建立应用程序。

在App.c中，建立main函数，并建立一个任务，也可以从其它地方复制过来。

在BSP.C中，做开发板的初始化。由于bootloader已经对硬件做好了配置，这里要做的是在OS启动前，关闭所有中断，OSStart()运行以后，在用户任务中初始化硬件，配置中断，配置一个系统tick时钟。

uCOS-II操作系统需要一个时钟作为系统tick。配置Timer2作为一个64bit的定时器，产生系统tick。注意，Timer2使用的系统时钟是在soc_AM1808.h文件中定义的。

然后配置中断，把用户中断服务程序的函数指针注册到系统的中断向量表。这里调用的函数都是在system_config.lib库中定义的。

在中断服务程序中调用OSTimeTick()函数，这是一个系统服务函数。进行系统定时操作。

第五步：系统移植。

系统移植就是要让uCOS-II操作系统运行与目标CPU上，一般只需改os_cpu.h，os_cpu_c.c，os_cpu_a.asm三个文件，这3个文件和CPU相关。在移植之前，先配置os_cfg.h文件，其实，在系统正常工作之前，可以注销所有不需要的功能，这里先注释掉#define OS_APP_HOOKS_EN           0

一个一个来，首先是OS_CPU_C.C文件，该文件主要是定义一些HOOK函数，这些函数在任务调度前或者创建前被调用，让用户有一个做点什么事的机会。这些函数都有一个宏定义开关来打开或者注销。如果有编译不通过的注销就可以了。还有一个配置任务堆栈的函数OSTaskStkInit()，该函数在任务运行前初始化堆栈，并设置系统模式，可以看到，操作系统运行于SVC模式。

修改os_cpu_a.asm文件，该文件中使用到的函数有  

OS_CPU_SR  OS_CPU_SR_Save(void);

void       OS_CPU_SR_Restore(OS_CPU_SR cpu_sr);

void       OSCtxSw(void);

void       OSIntCtxSw(void);

void       OSStartHighRdy(void);

void       OS_CPU_ARM_ExceptIrqHndlr(void);

该文件由uC-SAM9263工程复制过来，由于原先的开发环境是IAR，而现在改为CCS5， IAR使用的是符合ARM汇编标准的编译器，而CCS5使用GNU编译器，两个编译器的汇编伪代码定义不一样。首先要处理伪代码符合GNU汇编标准。这一部分参考GNU标准和系统提供的例程。

OS_CPU_SR_Save和 OS_CPU_SR_Restore函数提供系统进入临界代码的保护，当os_cpu.h文件中OS_CRITICAL_METHOD定义为3时，使用这两个文件保存CPSR寄存器到一个临时变量。

#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

这两个文件不需要修改

OSStartHighRdy函数功能是跳转到最高优先级任务，该函数在启动时只运行一次，首先调用一个hook函数，然后修改OSRunning变量为1，标识系统进入运行状态，再切换到最高优先级任务，最高优先级任务堆栈已经在OS_CPU_C.C文件中的OSTaskStkInit()函数定义，任务堆栈指针是任务控制块OS_TCB的第一个变量：OS_STK *OSTCBStkPtr;

该堆栈组织形式如下：

高地址 PC

LR

R12

R11

.

.

R0

低地址 CPSR

首先要明白一个概念，一般的ARM编译器使用的堆栈是满递减堆栈，即堆栈的基指针在高地址，向低地址生长，栈顶指针指向最后一个压栈地址。通过STMFD和LDMFD指令压栈和出栈时，如：LDMFD   SP!, {R0-R12, LR, PC}^ ，寄存器列表可包含16个可见寄存器（R0~R15）的任意集合或全部，列表中寄存器的次序是不重要的，不影响存取的次序和指令执行后寄存器中的值，有一个约定，总是把编号低的寄存器对应于存储器的低地址。也就是说，编号最低的寄存器保存到堆栈的最低地址或从最低地址取出。

在这个出栈指令中，最后的^号，表示出栈时同时要用SPSR恢复CPSR。

OSStartHighRdy跳转到用户任务，用户任务是一个死循环，永远不会再返回到这里了。这也就是当用户任务有返回时，系统会死机的原因。

OSCtxSw函数负责任务切换，首先保存当前任务堆栈，然后把任务堆栈指针赋值给任务控制块第一个变量OSTCBStkPtr。 调用一个HOOK函数，最后取出最高优先级任务控制块的第一个变量，即任务堆栈指针，把它赋值给SP，用这个SP恢复最高优先级任务。

OSIntCtxSw函数是中断中的任务切换，由OSIntExit函数调用，而_OSIntExit函数在中断退出到任务时被调用。

OSIntCtxSw函数和OSCtxSw的基本功能是相同的，都是任务切换，但是前者不保存任务堆栈，因为该堆栈在中断处理时已经被保存过了，它只需要做后面的任务切换工作即可。

OS_CPU_ARM_ExceptIrqHndlr函数处理：

该函数是系统IRQ中断的唯一入口函数，当ARM系统发生IRQ中断时，PC指针就会跳转到该函数，在这里处理中断。

我们知道，AM1808CPU处理中断是通过内存中的中断向量表进行散转的，系统直接把中断服务程序函数指针送到HIPVR2寄存器，执行效率比较高。但是操作系统的中断服务程序需要统一处理，比如任务堆栈的入栈出栈，中断嵌套，中断退出的任务切换等。所以要在system_config工程中修改ARM中断向量表，在startup.c文件中修改如下：

static unsigned int const vecTbl[14]=

{

    0xE59FF018,

    0xE59FF018,

    0xE59FF018,

    0xE59FF018,

    0xE59FF014,

    0xE24FF008,

    0xE59FF010,

    0xE59FF010,

    (unsigned int)Entry,

    (unsigned int)UndefInstHandler,

    (unsigned int)SWIHandler,

    (unsigned int)AbortHandler,

    //(unsigned int)IRQHandler,

    (unsigned int)OS_CPU_ARM_ExceptIrqHndlr,

    (unsigned int)FIQHandler

};

然后重新编译，把编译好的lib文件复制到工程中HWLib目录。

中断服务程序 OS_CPU_ARM_ExceptIrqHndlr 首先切换到SVC模式下，保存任务堆栈，然后根据OSIntNesting的值，判断是否中断嵌套，如果没有嵌套，表示该中断是打断了一个任务，就执行OS_CPU_ARM_IRQHndlr_BreakTask函数，反之执行OS_CPU_ARM_IRQHndlr_BreakIRQ函数。

OS_CPU_ARM_IRQHndlr_BreakTask函数：

首先保存当前堆栈指针到当前任务控制块的第一个变量，然后把异常堆栈指针给SP.再通过HIPVR2调用中断服务程序，返回后恢复各个模式的堆栈，调用OSIntExit函数，检查是否切换任务，退出中断。

OS_CPU_ARM_IRQHndlr_BreakIRQ函数：

处理中断嵌套情况，首先把当前SP存储到异常堆栈中，然后通过HIPVR2调用中断服务程序。返回后直接对OSIntNESTING减一，并不调用OSIntExit函数。退出中断。

IRQ中断服务程序要修改的是ARM和GNU格式的转换，在中断跳转时读取HIPVR2寄存器的值，然后据此跳转。其它地方不用修改。

第六步：编译，除错。其中的错误大多数都是找不到定义，Project->Properties中，Build->ARM Compiler->Include Options。在页面中添加include路径："../SoftWare/HWLib/include/armv5/am1808"

"../SoftWare/HWLib/include/armv5"

"../SoftWare/HWLib/include"

"../SoftWare/HWLib/include/hw"

"../SoftWare/HWLib"

"../SoftWare/OS/Ports/ARM"

"../SoftWare/OS/Source"

"../SoftWare/OS/uC-CPU/ARM"

"../SoftWare/OS/uC-CPU"

"../SoftWare/App"

"../SoftWare/BSP"

"../SoftWare/User"

在ARM Linker->File SearchPath页面中，在包含库文件一栏中添加库文件

"utils.lib"

"system_config.lib"

在搜索路径一栏中，添加路径

"../SoftWare/OS/uC-CPU/ARM"

"../SoftWare/HWLib/include"

"../SoftWare/HWLib"

注意的是，Debug和Release选项都必须配置一次。

移植成功！