μC/OS-II在ARM平臺(tái)上移植的深入探討
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(1)數(shù)據(jù)類型定義:在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然定義8 bit或16 bit數(shù)據(jù)類型時(shí),在編譯過程中不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但這些變量并不會(huì)按要求被正確初始化或賦值，運(yùn)行過程常常出錯(cuò)。所以，在改寫OS_CPU.H代碼時(shí)，將所有變量都定義成32 bit或64 bit；
(2)堆棧生長(zhǎng)方向定義:ARM的堆棧是從上往下生長(zhǎng)的，OS_STK_GROWTH定義為1；
(3)開關(guān)中斷的宏定義:用開關(guān)中斷的匯編函數(shù)實(shí)現(xiàn)，放在OS_CPU_A.ASM文件中。
(4)宏定義OS_TASK_SW（）:這個(gè)宏定義是在ARM中斷處理之外時(shí)，μC/OS-II從低優(yōu)先級(jí)切換到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)時(shí)所調(diào)用的代碼，它總是在任務(wù)級(jí)代碼中被調(diào)用。在有些資料中[1]，將OS_TASK_SW()和OSIntCtxSw（）等同起來(lái)，這在ARM內(nèi)核中是不行的，因?yàn)楹笳呤茿RM內(nèi)核在中斷模式下的任務(wù)切換函數(shù)，而不同模式下處理器的寄存器組是不同的，所要保護(hù)的寄存器內(nèi)容也不相同，經(jīng)過調(diào)試，發(fā)現(xiàn)以下代碼可達(dá)到目的。
OS_TASK_SW
stmfd sp!, {lr} ; PC入棧，lr其實(shí)是任務(wù)的返回地址，
stmfd sp!, {r0-r12, lr}
mrs r4, cpsr
stmfd sp!, {r4} ;最后保存CPSR ldr r4, =OSTCBCur
ldr r5, [r4]
str sp, [r5] ;將SP保存在當(dāng)前任務(wù)的控制塊中 ldr r5, =OSTCBHighRdy
ldr r5, [r5]
str r5, [r4] ;OSTCBCur = OSTCBHighRdy ldr r6, =OSPrioHighRdy
ldr r6, [r6]
ldr r4, =OSPrioCur
str r6, [r4] ;OSPrioCur = OSPrioHighRdy
ldr sp, [r5] ;得到新任務(wù)的堆棧指針
ldr r4, [sp], #4
msr cpsr_cxsf, r4 ;先恢復(fù)CPSR
ldmfd sp!, {r0-r12, lr, pc}
3.2 OS_CPU_C.C.H的移植
在OS_CPU_C.C中,最主要的函數(shù)是OSTaskStkInit（），它在任務(wù)建立時(shí),用來(lái)初始化任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu)，其余鉤子函數(shù)可以不用動(dòng),這個(gè)函數(shù)的代碼比較簡(jiǎn)單[2]。需要說(shuō)明的是，由于本文所述系統(tǒng)，用戶任務(wù)運(yùn)行在SVC模式下，沒有保存SPSR寄存器。
3.3 OS_CPU_A.ASM的移植
OS_CPU_A.ASM文件的匯編程序是μC/OS-II移植工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。它通常包括OSStartHighRdy()、OSIntCtxSw()、OSTickISR（）和開關(guān)中斷代碼等。其中，OSStartHighRdy()的主要工作是將優(yōu)先級(jí)最高任務(wù)對(duì)應(yīng)的所有寄存器按順序從任務(wù)堆棧中恢復(fù)出來(lái),其代碼簡(jiǎn)單[2]。對(duì)于開關(guān)中斷函數(shù)，在調(diào)試時(shí)所用代碼如下：
EnterCritical
mrs r1, cpsr
str r1, [r0]
orr r1, r1, #NOINT
msr cpsr_cxsf, r1
mov pc, lr
ExitCritical
ldr r1, [r0]
msr cpsr_cxsf, r1
mov pc, lr
需要指出的是，在每次成對(duì)調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)時(shí)，需要提前聲明變量r，代碼如下所示:
INT32U r;
EnterCritical(r);
ExitCritical(r);
需要慎重對(duì)待的是OSIntCtxSw()、OSTickISR（）函數(shù)。在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，用一般參考資料所介紹的代碼都無(wú)法實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的正常運(yùn)行，其主要原因是，對(duì)ARM9內(nèi)核而言，其每種特定的中斷返回，都有特定的返回指令，在中斷處理過程中，強(qiáng)制使用模式切換指令，使處理器的中斷處理機(jī)制發(fā)生混亂，程序無(wú)法正常執(zhí)行。例如在ISR模式中使用指令：
MSR CPSR_c, #(NO_INT | SVC32_MODE)
其目的是返回ISR發(fā)生之前的模式，然后保存一些寄存器。但調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，在上述指令執(zhí)行之后，處理器重新響應(yīng)ISR中斷，并沒有順序執(zhí)行，而是立即回到ISR模式下。
還有，對(duì)于S3C2410的ARM920T內(nèi)核而言，其ISR模式的返回指令是：
ldmfd sp!, {r0-r12, lr}
subs pc, lr, #04
其他任何形式的指令都無(wú)法使處理器正確返回。有些資料用下述指令：
Ldmfd sp!, {r0-r12, lr，pc}; 執(zhí)行之前堆棧中相應(yīng)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容為（lr-4）。
看起來(lái)與前面的兩行代碼意義相同，但后面的代碼僅僅讓處理器實(shí)現(xiàn)PC指針的跳轉(zhuǎn)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)處理器的模式轉(zhuǎn)換，即從ISR模式回到中斷發(fā)生之前的模式。
但在中斷發(fā)生時(shí)，無(wú)法在中斷處理過程中保存所有的處理器寄存器。例如，在ISR模式下，無(wú)法保存SVC模式的LR寄存器等。為了解決這個(gè)問題，本文采取了如圖1所示的框圖結(jié)構(gòu)來(lái)編寫中斷處理代碼和OSIntCtxSw()函數(shù)。
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