STM32迷你板UCOSII系统移植

写在前面：
所需要下载的UCOSII代码链接：https://pan.baidu.com/s/1D_IyXhODEa5oVUdDv-GJrQ 提取码：mte3

1.UCOSII简介

UCOSII 是一个可以基于ROM 运行的、可裁减的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可
移植性，特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统
(RTOS)。

UCOSII 是专门为计算机的嵌入式应用设计的， 绝大部分代码是用C 语言编写的。CPU 硬
件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200 行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便
于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C 交叉编译器，有汇编器、连
接器等软件工具，就可以将UCOSII 嵌人到开发的产品中。UCOSII 具有执行效率高、占用空间
小、实时性能优良和可扩展性强等特点， 最小内核可编译至 2KB 。UCOSII 已经移植到了几
乎所有知名的CPU 上。

UCOSII体系结构如图所示

从上图可以看出，UCOSII 的移植，我们只需要修改：os_cpu.h、os_cpu_a.asm 和os_cpu.c
等三个文件，其中：os_cpu.h，进行数据类型的定义，以及处理器相关代码和几个函数原
型；os_cpu_a.asm，是移植过程中需要汇编完成的一些函数，主要就是任务切换函数；os_cpu.c，定义一些用户HOOK函数。

2.UCOSII移植具体步骤

新建基础工程，这里以跑马灯工程为例。
UCOSII移植具体步骤
1.在基础工程下建立相应的文件夹：CONFIG,CORE,PORT
新建UCOSII文件夹

UCOSII文件夹下新建三个文件夹

2.向core文件夹添加UCOSII的源码
在这个路径下，找到UCOSII的源码，也就是正点原子所带的软件资料：

6，软件资料\2，UCOS学习资料\UCOSII资料\UCOS II源码\Micrium\Software\uCOS-II\Source

将上面所有文件复制到CORE文件夹下，复制完的CORE文件夹下内容：

3.向CONFIG文件添加内容
此处的内容需要在该路径下找到，同样为正点原子所带的资料

4，程序源码\3，扩展例程\4，UCOS扩展例程\例1-1 UCOSII移植\UCOSII\CONFIG

添加好文件的CONFIG文件夹

4.向PORT文件夹下添加文件
文件路径：

4，程序源码\3，扩展例程\4，UCOS扩展例程\例1-1 UCOSII移植\UCOSII\PORT

添加完的PORT文件夹

5.将上述三个文件添加到工程中
打开工程
点击Manage Project Items，新建三个分组：UCOSII-CORE,UCOSII-CONFIG,UCOSII-PORT


向分组中添加文件
UCOSII-CORE分组添加如下，但是需要删除掉ucos_ii.c文件，否则会报错。

删除掉ucos_ii.c文件之后

UCOSII-PORT分组添加如下
只需要添加如下三个文件os_cpu.h和os_cpu_a.asm和os_cpu_c.c

UCOSII-CONFIG分组添加如下
添加includes.h和os_cfg.h文件

添加完成后会发现工程目录下多了三个文件夹

但是我们发现UCOSII-CORE文件下都是加锁的

解决办法是：找到CORE文件夹，更改文件夹属性：去掉只读

回过头来查看发现文件枷锁已经去掉

下面需要将路径包含进来
点击魔法棒，选择C/C++，找到include paths

点击后面的添加按钮

添加进来CORE，PORT，CONFIG文件

下面进行编译，发现报错

..\UCOSII\CORE\ucos_ii.h(44): error:  #5: cannot open source input file "app_cfg.h": 
No such file or directory

双击该错误，进入到ucos_ii.h文件，找到该头文件，由于我们不需要该头文件，注释掉即可


然后再次编译
又发现另一个错误：PendSV_Handler 函数被重定义

..\OBJ\LED.axf: Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by os_cpu_a.o and stm32f10x_it.o).

解决办法：删除其中一个定义，由于汇编语言执行起来更快，所以删除stm32f10x_it.c文件下PendSV_Handler 函数的定义，这里采用注释掉的方法

先找到重定义的地方
os_cpu_a.asm这是一个汇编文件

在stm32f10x_it.c文件下

解决：注释掉

再次编译，发现没有错误

6.修改sys.h文件

打开该文件：位于SYSTEM文件夹下，找到sys.c文件

右击sys.h选择Open document sys.h

将SYSTEM_SUPPORT_OS 改为1，表示支持UCOS系统
修改前:

修改后：

再次编译，有报错：还是重定义的问题，同样的，这里我们还是注释掉stm32f10x_it.c文件下SysTick_Handler 函数

..\OBJ\LED.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by delay.o and stm32f10x_it.o).

再次编译发现没有错误
这里需要注意的是os_cpu_c.h文件夹下的OSTaskStkInit函数，当移植时发现和下面的不一致时，需要替换成下面的OSTaskStkInit函数。

/*
*********************************************************************************************************
*                                        INITIALIZE A TASK'S STACK
*
* Description: This function is called by either OSTaskCreate() or OSTaskCreateExt() to initialize the
*              stack frame of the task being created.  This function is highly processor specific.
*
* Arguments  : task          is a pointer to the task code
*
*              p_arg         is a pointer to a user supplied data area that will be passed to the task
*                            when the task first executes.
*
*              ptos          is a pointer to the top of stack.  It is assumed that 'ptos' points to
*                            a 'free' entry on the task stack.  If OS_STK_GROWTH is set to 1 then
*                            'ptos' will contain the HIGHEST valid address of the stack.  Similarly, if
*                            OS_STK_GROWTH is set to 0, the 'ptos' will contains the LOWEST valid address
*                            of the stack.
*
*              opt           specifies options that can be used to alter the behavior of OSTaskStkInit().
*                            (see uCOS_II.H for OS_TASK_OPT_xxx).
*
* Returns    : Always returns the location of the new top-of-stack once the processor registers have
*              been placed on the stack in the proper order.
*
* Note(s)    : 1) Interrupts are enabled when your task starts executing.
*              2) All tasks run in Thread mode, using process stack.
*********************************************************************************************************
*/
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT16U opt)
{
    OS_STK *stk;


    (void)opt;                                   /* 'opt' is not used, prevent warning                 */
    stk       = ptos;                            /* Load stack pointer                                 */

                                                 /* Registers stacked as if auto-saved on exception    */
    *(stk)    = (INT32U)0x01000000L;             /* xPSR                                               */
    *(--stk)  = (INT32U)task;                    /* Entry Point                                        */
    *(--stk)  = (INT32U)0xFFFFFFFEL;             /* R14 (LR) (init value will cause fault if ever used)*/
    *(--stk)  = (INT32U)0x12121212L;             /* R12                                                */
    *(--stk)  = (INT32U)0x03030303L;             /* R3                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x02020202L;             /* R2                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x01010101L;             /* R1                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)p_arg;                   /* R0 : argument                                      */

                                                 /* Remaining registers saved on process stack         */
    *(--stk)  = (INT32U)0x11111111L;             /* R11                                                */
    *(--stk)  = (INT32U)0x10101010L;             /* R10                                                */
    *(--stk)  = (INT32U)0x09090909L;             /* R9                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x08080808L;             /* R8                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x07070707L;             /* R7                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x06060606L;             /* R6                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x05050505L;             /* R5                                                 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x04040404L;             /* R4                                                 */

    return (stk);
}

3.移植后的测试

下面进行UCOSII操作系统的测试
将下面代码复制到main.c中，替换掉原来的代码

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "includes.h"


//START 任务
//设置任务优先级
#define START_TASK_PRIO			10  ///开始任务的优先级为最低
//设置任务堆栈大小
#define START_STK_SIZE			128
//任务任务堆栈
OS_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
//任务函数
void start_task(void *pdata);

//LED0任务
//设置任务优先级
#define LED0_TASK_PRIO			7
//设置任务堆栈大小
#define LED0_STK_SIZE			64
//任务堆栈
OS_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE];
//任务函数
void led0_task(void *pdata);

//LED1任务
//设置任务优先级
#define LED1_TASK_PRIO			6
//设置任务堆栈大小
#define LED1_STK_SIZE			64
//任务堆栈
OS_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE];
//任务函数
void led1_task(void *pdata);

//浮点测试任务
#define FLOAT_TASK_PRIO			5
//设置任务堆栈大小
#define FLOAT_STK_SIZE			128
//任务堆栈
//如果任务中使用printf来打印浮点数据的话一点要8字节对齐
__align(8) OS_STK FLOAT_TASK_STK[FLOAT_STK_SIZE]; 
//任务函数
void float_task(void *pdata);

int main(void)
{
	delay_init();       //延时初始化
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中断分组配置
	uart_init(115200);    //串口波特率设置
	LED_Init();  	//LED初始化
	
	OSInit();  		//UCOS初始化
	OSTaskCreate(start_task,(void*)0,(OS_STK*)&START_TASK_STK[START_STK_SIZE-1],START_TASK_PRIO); //创建开始任务
	OSStart(); 	//开始任务
}

//开始任务
void start_task(void *pdata)
{
	OS_CPU_SR cpu_sr=0;
	pdata=pdata;
	OSStatInit();  //开启统计任务
	
	OS_ENTER_CRITICAL();  //进入临界区(关闭中断)
	OSTaskCreate(led0_task,(void*)0,(OS_STK*)&LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE-1],LED0_TASK_PRIO);//创建LED0任务
	OSTaskCreate(led1_task,(void*)0,(OS_STK*)&LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE-1],LED1_TASK_PRIO);//创建LED1任务
	OSTaskCreate(float_task,(void*)0,(OS_STK*)&FLOAT_TASK_STK[FLOAT_STK_SIZE-1],FLOAT_TASK_PRIO);//创建浮点测试任务
	OSTaskSuspend(START_TASK_PRIO);//挂起开始任务
	OS_EXIT_CRITICAL();  //退出临界区(开中断)
}
 

//LED0任务
void led0_task(void *pdata)
{
	while(1)
	{
		LED0=0; 
		delay_ms(80);
		LED0=1;
		delay_ms(100);
	}
}

//LED1任务
void led1_task(void *pdata)
{
	while(1)
	{
		LED1=0;
		delay_ms(300);
		LED1=1;
		delay_ms(300);
	}
}

//浮点测试任务
void float_task(void *pdata)
{
	OS_CPU_SR cpu_sr=0;
	static float float_num=0.01;
	while(1)
	{
		float_num+=0.01f;
		OS_ENTER_CRITICAL();	//进入临界区(关闭中断)
		printf("float_num的值为: %.4f\r\n",float_num); //串口打印结果
		OS_EXIT_CRITICAL();		//退出临界区(开中断)
		delay_ms(500);
	}
}

编译之后没有错误，下载到开发板上

开发板出现led灯的交替闪烁，
再进行串口测试，也就是浮点测试：每个500ms进行+0.01的操作

至此，UCOSII操作系统移植成功。

4.总结

1） 移植UCOSII

要想UCOSII在STM32正常运行，首先是需要移植UCOSII，正点原子提供的SYSTEM文件夹里面的系统函数直接支持UCOSII，只需要在sys.h文件里面将：SYSTEM_SUPPORT_UCOS宏定义改为1，即可通过delay_init函数初始化UCOSII的系统时钟节拍，为UCOSII提供时钟节拍。

2） 编写任务函数并设置其堆栈大小和优先级等参数。
编写任务函数，以便UCOSII调用。
设置函数堆栈大小，需要根据函数的需求来设置，如果任务函数的局部变量多，嵌套层数多，那么相应的堆栈就得大一些，如果堆栈设置小了，很可能出现的结果就是CPU进入HardFault，遇到这种情况，就必须把堆栈设置大一点了。另外，有些地方还需要注意堆栈字节对齐的问题，如果任务运行出现莫名其妙的错误（比如用到sprintf出错），请考虑是不是字节对齐的问题。
设置任务优先级，这个需要根据任务的重要性和实时性设置，记住高优先级的任务有优先使用CPU的权利。

3） 初始化UCOSII，并在UCOSII中创建任务
调用OSInit初始化UCOSII，通过调用OSTaskCreate函数创建任务。

4） 启动UCOSII
调用OSStart启动UCOSII。
通过以上4个步骤，UCOSII就开始在STM32上面运行。