基于stm32的嵌入式操作系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　論文題目：基于STM32的嵌入式操作系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) </p><p>　姓 名：</p><p>　學(xué) 號(hào)：</p><p>　班 級(jí)：</p><p>　年 級(jí)：2009級(jí)</p><p>　專

2、業(yè)：電子信息工程</p><p>　學(xué) 院：信息工程學(xué)院</p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p>　完成時(shí)間：2013年5月20日</p><p>　　基于STM32的嵌入式操作系統(tǒng)</p><p><b>　　程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　The

3、 Design and Implementation of embedded operating system program based on STM32</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)不斷的進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越先進(jìn)復(fù)雜，操作系統(tǒng)µC/OS-II是高效、穩(wěn)定、可靠、節(jié)能的系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用安防，消費(fèi)電子中。而

4、基于Cortex-M3架構(gòu)下的STM32是一款性價(jià)比優(yōu)越新型微處理器，將µC/OS-II移植到STM32上能夠發(fā)揮其高效的性能，從而投入社會(huì)生產(chǎn)，制造出很多有用又實(shí)惠的電子產(chǎn)品，為我們的生活帶來(lái)便利。</p><p>　　本文主要的研究?jī)?nèi)容是µC/OS-II操作系統(tǒng)理論分析、移植方法、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)及調(diào)試仿真實(shí)現(xiàn)。首先，對(duì)µC/OS-II的理論分析，研究其實(shí)際應(yīng)用及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；其次，分析

5、STM32硬件平臺(tái)及µC/OS-II的移植需求；最后，在µC/OS-II上開發(fā)LCD，LED，按鍵KEY等應(yīng)用程序，并對(duì)多任務(wù)系統(tǒng)調(diào)試分析。主要研究結(jié)論如下：</p><p>　?。?）µC/OS-II操作系統(tǒng)主要分為任務(wù)管理、內(nèi)存管理和時(shí)間管理三大部分，其間通信是通過(guò)消息隊(duì)列和消郵箱。</p><p>　?。?）µC/OS-II移植主要在OS_CP

6、U.H，OS_CPU_C.C，OS_CPU_A.ASM三個(gè)文件中，涉及到數(shù)據(jù)類型、堆棧、中斷定義和任務(wù)切換等。</p><p>　?。?）應(yīng)用程序設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)分配要合理，硬件平臺(tái)初始化模塊化處理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；µC/OS-II；移植</p><p><b>　　Abstract</b></p>

7、<p>　　With the progress of science and technology constantly, advanced industrial production to more complex, the operating system µC/OS-II is efficient, stable, reliable, energy saving system, widely used in t

8、he security, and consumer electronics. And based on the STM32 architecture Cortex-M3 framework is a superior cost-effective new microprocessor, µC/OS-II transplantation to STM32 can play its efficient performance, t

9、hus in social production and create a lot of useful and affordable electronic pro</p><p>　　This article main research content is µC/OS-II operating system theory analysis, method of transplantation, app

10、lication design and debugging of the simulation implementation. First of all, the theoretical analysis of µC/OS-II, research the actual application and system structure; Second, analysis of STM32 hardware platform a

11、nd the demand µC/OS-II transplantation. Finally, on the µC/OS-II development of LCD, LED, button KEY applications, and analysis of multitasking system debugging. Main researc</p><p>　　(1) µC/O

12、S-II operating system consists of three major task management, memory management and time management, in which communication is through the message queue and email. </p><p>　　(2) µC/OS-II transplantatio

13、n mainly in OS_CPU_C.C, OS_CPU_A.ASM file, OS_CPU.H, three involves the data type definition and task switching etc, stack, interrupt. </p><p>　　(3)The application design to the allocation of priorities, ini

14、tialize the modular processing hardware platform. </p><p>　　Key words: embedded system; µC/OS-II; transplant</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概 述1<

15、/b></p><p>　　1.1 研究的目的及意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況綜述1</p><p>　　1.3 研究的主要內(nèi)容2</p><p>　　2 µC/OS-II的理論介紹3</p><p>　　2.1 µC/OS-II各模塊的基本功能3</p&

16、gt;<p>　　2.2 STM32上移植方法7</p><p>　　3 LCD屏程序設(shè)計(jì)及調(diào)試12</p><p>　　3.1 工具概述12</p><p>　　3.2 硬件結(jié)構(gòu)13</p><p>　　3.3 C程序設(shè)計(jì)15</p><p><b>　　3.4 調(diào)試16<

17、/b></p><p><b>　　結(jié) 語(yǔ)18</b></p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　附 錄20</b></p><p>　　附錄1 主程序代碼20</p><p><b>

18、　　1 概 述</b></p><p>　　1.1 研究的目的及意義</p><p>　　µC/OS-II是由美國(guó)工程師Jean Labrosse編寫的嵌入式多任務(wù)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)內(nèi)核、任務(wù)管理、時(shí)鐘管理、任務(wù)間通信同步(信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列)和內(nèi)存管理。除了有上面的優(yōu)點(diǎn)外，µC/OS-II它具有別的操作系統(tǒng)沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，具體如下：</p&

19、gt;<p>　　（1）源代碼開放：µC/OS-II的源代碼可以免費(fèi)獲取，且標(biāo)有清晰的注釋，可讀性好。</p><p>　　（2）可移植性好：µC/OS-II的源代碼90％以上是用C語(yǔ)言編寫的，可以很容易地把它移植到各類8位、16位和32位處理器上。</p><p>　?。?）穩(wěn)定性高：µC/OS-II已得到FAA的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，且目前已有上百個(gè)商業(yè)

20、應(yīng)用實(shí)例，其穩(wěn)定性和可靠性是經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的。</p><p>　　因此，µC/OS-II廣泛的應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，如在衍射儀高壓控制系統(tǒng)中使用µC/OS-II操作系統(tǒng)是一種很好的選擇。控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它需要多個(gè)系統(tǒng)協(xié)同工作。傳統(tǒng)的系統(tǒng)開發(fā)我們往往使用前后臺(tái)的方式，但是這種開發(fā)方式在任務(wù)較簡(jiǎn)單的開發(fā)中比較適用，對(duì)于任務(wù)比較復(fù)雜的系統(tǒng)往往力不從心。對(duì)于任務(wù)較多而且復(fù)雜的情況我們就要引入實(shí)時(shí)

21、操作系統(tǒng)RTOS。</p><p>　　RTOS體現(xiàn)了一種新的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)思想和開放的框架，用戶在編寫程序時(shí)，可以分別編寫各個(gè)任務(wù)，不必同時(shí)將所有任務(wù)運(yùn)行的各種可能情況記在心中，大大減小了程序編寫的工作量，而且減小了出錯(cuò)的可能，保證最終程序具有高可靠性，從而降低程序的復(fù)雜度和開發(fā)周期。由于控制系統(tǒng)功能較復(fù)雜，諸多的功能可以劃分成許多不同的模塊，模塊之間既彼此聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立，可以當(dāng)作不同的任務(wù)來(lái)進(jìn)行處理。所以，使用

22、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，將不同的功能劃分成不同的任務(wù)進(jìn)行處理使得設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況綜述</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展方向。中國(guó)單片機(jī)二十年論壇總結(jié)出，我國(guó)嵌入式起步較早，但總體來(lái)說(shuō)發(fā)展緩慢，和國(guó)外的開發(fā)應(yīng)用具有很大的差距，造成這一局面的原因是多方面的。在國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方面，多是一些低層次的應(yīng)用，停留在以前老的技術(shù)基

23、礎(chǔ)之上。例如，經(jīng)典51系列單片機(jī)在上世紀(jì)我國(guó)的工業(yè)信息化改造過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，滲透到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。與此同時(shí)在大學(xué)電類相關(guān)的工科單片機(jī)教學(xué)中，依然是經(jīng)典的51，微機(jī)原理依然是8086/88，這顯然體現(xiàn)不了最新的技術(shù)特征，造成了大學(xué)教育與實(shí)際社會(huì)需要的脫節(jié)。國(guó)外的大部分高校和國(guó)內(nèi)的極少數(shù)大學(xué)相繼開設(shè)嵌入式微處理器設(shè)計(jì)等相關(guān)的前沿性的課程，可見(jiàn)基于STM32技術(shù)將是未來(lái)微控制開發(fā)的主流方向。由于µC/OS-II系統(tǒng)具有體

24、積小、性能強(qiáng)、功耗低、可靠性高以及面向行業(yè)應(yīng)用的突出特征，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于軍事國(guó)防、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　今天嵌入式系統(tǒng)帶來(lái)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)了1萬(wàn)億美元，1997年來(lái)自美國(guó)嵌入式系統(tǒng)大會(huì)(Embedded System Conference)的報(bào)告指出，未來(lái)5年僅基于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全數(shù)字電視產(chǎn)品，就將在美國(guó)產(chǎn)生一個(gè)每年1500億美元的新市場(chǎng)。美國(guó)汽車大王福特公司

25、的高級(jí)經(jīng)理也曾宣稱，“福特出售的‘計(jì)算能力’已超過(guò)了IBM”，由此可以想見(jiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)工業(yè)的規(guī)模和廣度。1998年11月在美國(guó)加州舉行的嵌入式系統(tǒng)大會(huì)上，基于RTOS的Embedded Internet成為一個(gè)技術(shù)新熱點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)，“維納斯計(jì)劃”和“女媧計(jì)劃”一度鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，機(jī)頂盒、信息加電這兩年更成了IT熱點(diǎn)，而實(shí)際上這些都是嵌入式系統(tǒng)在特定環(huán)境下的一個(gè)特定應(yīng)用。據(jù)調(diào)查，目前國(guó)際上已有兩百多種嵌入式操作系統(tǒng)，而各種各樣的開發(fā)工具、應(yīng)用

26、于嵌入式開發(fā)的儀器設(shè)備更是不可勝數(shù)。在國(guó)內(nèi)，雖然嵌入式應(yīng)用、開發(fā)很廣，但該領(lǐng)域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數(shù)人員在從事這方面工作。由此可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的空間真是無(wú)比廣大。</p><p>　　1.3 研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本文是在基于32位的ARM微處理器STM32和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)µC/OS-II上進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)的移植和功能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)將嵌入式

27、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)µC/OS-II移植到STM32微處理器上，并對(duì)其進(jìn)行軟件功能的擴(kuò)展和硬件擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基本完整的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。建立了基于嵌入式ARM處理器的應(yīng)用軟件體系；將µC/OS-II移植到STM32，建立了嵌入式操作系統(tǒng)研究及µC/OS-II下的開發(fā)環(huán)境體系。包括µC/OS-II系統(tǒng)配置、µC/OS-II下的移植、啟動(dòng)、測(cè)試和功能實(shí)現(xiàn)等。完成了基于STM32的µC/

28、OS-II的應(yīng)用設(shè)計(jì)。</p><p>　　本文主要分為4章，章節(jié)安排如下： </p><p>　　（1）緒論。主要介紹了開題的背景和研究意義，以及µC/OS-II的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。</p><p>　?。?）

29、81;C/OS-II的理論介紹。主要介紹µC/OS-II各模塊的基本功能和在STM32上移植方法。</p><p>　　（3）硬件平臺(tái)介紹及LCD屏程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。多任務(wù)的建立并實(shí)現(xiàn)基本功能。</p><p>　?。?）結(jié)語(yǔ)。主要介紹本論文中的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。</p><p>　　2 µC/OS-II的理論介紹</p><p

30、>　　2.1 µC/OS-II各模塊的基本功能</p><p>　　2.1.1 µC/OS-II內(nèi)核結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）µC/OS-II是以源代碼形式提供的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其包含的文件結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：</p><p>　　基于µC/OS-II操作系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)的主要任務(wù)是將系統(tǒng)合理劃分成多個(gè)任

31、務(wù)，并由RTOS進(jìn)行調(diào)度，任務(wù)之間使用µC/OS-II提供的系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行通信，以配合實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的功能。與前后臺(tái)系統(tǒng)一樣，基于µC/OS-II的多任務(wù)系統(tǒng)也有一個(gè)main主函數(shù)，main函數(shù)由編譯器所帶的C啟動(dòng)程序調(diào)用。在main主函數(shù)中主要實(shí)現(xiàn)µC/OS-II的初始化OSInit()、任務(wù)創(chuàng)建、一些任務(wù)通信方法的創(chuàng)建、µC/OS-II的多任務(wù)啟動(dòng)OSStart()等常規(guī)操作。另外，還有一些應(yīng)用程

32、序相關(guān)的初始化操作，例如：硬件初始化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初始化等。 </p><p>　?。?）OSInit()初始化µC/OS-II所有的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并建立空閑任務(wù)OS_TaskIdle()，這個(gè)任務(wù)總是處于就緒態(tài)。</p><p>　　2.1.2 µC/OS-II內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　µC/OS-II內(nèi)核主要對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)

33、行調(diào)度和管理，并為任務(wù)間共享資源提供服務(wù)。包含的模塊有任務(wù)管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信、時(shí)間管理、內(nèi)核初始化等。µC/OS-II內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)如圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 內(nèi)核結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.1.3 任務(wù)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系</p><p>　　在多任務(wù)系統(tǒng)中，任務(wù)是設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的基本形式，也是µC/OS-II系統(tǒng)

34、進(jìn)行調(diào)度的基本單元。任務(wù)可以是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，也可以在一次執(zhí)行后被操作系統(tǒng)刪除。任務(wù)函數(shù)和任何C函數(shù)一樣，具有一個(gè)返回類型和一個(gè)參數(shù)，但是它決不返回。</p><p>　　任務(wù)控制塊（TCB）是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)OS_TCB，一旦一個(gè)任務(wù)創(chuàng)建，就有一個(gè)和它關(guān)聯(lián)的TCB被賦值。當(dāng)任務(wù)的CPU使用權(quán)被剝奪時(shí)，它用來(lái)保存該任務(wù)的狀態(tài)。這樣，當(dāng)任務(wù)重新獲得CPU使用權(quán)時(shí)，可以從TCB中獲取任務(wù)切換前的信息，準(zhǔn)確的繼續(xù)運(yùn)行。&l

35、t;/p><p>　　2.1.4 任務(wù)調(diào)度器 </p><p>　　µC/OS-II總是運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。任務(wù)調(diào)度器的功能是：在就緒表中查找最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，然后進(jìn)行必要的任務(wù)切換，運(yùn)行該任務(wù)。µC/OS-II的任務(wù)調(diào)度有兩種情況：任務(wù)級(jí)的任務(wù)調(diào)度由OS_Sched()完成；中斷級(jí)的任務(wù)調(diào)度由OSIntExt()完成。這兩種任務(wù)調(diào)度情況調(diào)用的任務(wù)切換函數(shù)不同

36、：任務(wù)級(jí)的任務(wù)調(diào)度OS_Sched()調(diào)用了任務(wù)切換函數(shù) OS_TASK_SW()，而中斷級(jí)的調(diào)度OSIntExt()調(diào)用了任務(wù)切換函數(shù)OSIntCtxSw()。</p><p>　　任務(wù)級(jí)的任務(wù)調(diào)度是由于有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，當(dāng)前的任務(wù)的CPU使用權(quán)被剝奪，發(fā)生了任務(wù)到任務(wù)的切換；中斷級(jí)的調(diào)度是指當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)被中斷打斷，由于ISR運(yùn)行過(guò)程中有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)被激活進(jìn)入就緒態(tài)。而中斷返回前ISR調(diào)用OS

37、IntExt()函數(shù)，該函數(shù)查找就緒表發(fā)現(xiàn)有必要進(jìn)行任務(wù)切換，從而被中斷的任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)，運(yùn)行被激活的高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。</p><p><b>　?。?）任務(wù)切換</b></p><p>　　任務(wù)切換有兩種：OS_TASK_SW()和OSIntCtxSw()。任務(wù)級(jí)的任務(wù)切換OS_TASK_SW()是宏調(diào)用，通過(guò)軟中斷指令來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU寄存器內(nèi)容切換。例如：#defi

38、ne OS_TASK_SW() asm(“int #32”)。</p><p>　　任務(wù)級(jí)的任務(wù)切換過(guò)程：①保存當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)的CPU寄存器值到該任務(wù)的堆棧。如：堆棧指針，程序計(jì)數(shù)器，狀態(tài)寄存器等。②將要運(yùn)行的高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)的寄存器值從堆?；謴?fù)到CPU寄存器。③進(jìn)行TCB的切換，并運(yùn)行任務(wù)。</p><p>　　中斷級(jí)的任務(wù)切換OSIntCtxSw()是在OSIntExt()中調(diào)用的，我

39、們一般在用戶ISR中調(diào)用OSIntExt()以實(shí)現(xiàn)中斷返回前的任務(wù)調(diào)度。由于ISR已經(jīng)將CPU寄存器的值存入被中斷的任務(wù)的堆棧中，所以O(shè)SIntCtxSw()的實(shí)現(xiàn)和OS_TASK_SW()不一樣，具體參見(jiàn)移植文檔。</p><p><b>　　（2）就緒表</b></p><p>　　每個(gè)就緒的任務(wù)都放在就緒表中，就緒表有兩個(gè)變量：OSRdyGrp和OSRdyTbl

40、[]。OSRdyGrp中，將任務(wù)按優(yōu)先級(jí)分組，八個(gè)為一組。OSRdyGrp的每一位代表每組任務(wù)是否有進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)。</p><p>　　在就緒表中查找優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)不需要掃描整個(gè)OSRdyTbl[]，只要查優(yōu)先級(jí)判定表OSUnMapTbl[]。OSUnMapTbl[]是常量表，所以查找優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間為常量，和就緒表的任務(wù)數(shù)無(wú)關(guān)。</p><p>　　2.1.5 中斷服務(wù)&

41、lt;/p><p>　　在用戶的ISR中可以調(diào)用OSIntEnter()和OSIntExit()通知µC/OS-II發(fā)生了中斷，這樣可以實(shí)現(xiàn)ISR返回前的任務(wù)調(diào)度。</p><p>　　2.1.6 時(shí)鐘節(jié)拍</p><p>　　µC/OS-II要求用戶提供一個(gè)周期性的時(shí)鐘源，來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的延遲和超時(shí)功能，時(shí)鐘節(jié)拍應(yīng)該每秒發(fā)生10~100次/秒。時(shí)鐘節(jié)拍

42、率越高，系統(tǒng)的額外負(fù)荷就越重。</p><p>　　應(yīng)該在多任務(wù)系統(tǒng)啟動(dòng)后，也就是調(diào)用OSStart()后再開啟時(shí)鐘節(jié)拍器。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以在第1個(gè)開始運(yùn)行的任務(wù)中調(diào)用時(shí)鐘節(jié)拍啟動(dòng)函數(shù)。假設(shè)用定時(shí)器TA0作為時(shí)鐘中斷源，那么，在移植過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了函數(shù)init_timer_ta0()，此函數(shù)用來(lái)初始化定時(shí)器TA0，并將其打開。µC/OS-II中的時(shí)鐘節(jié)拍服務(wù)是在ISR中調(diào)用OSTimeTick()實(shí)現(xiàn)的。OS

43、TimeTick()跟蹤所有任務(wù)的定時(shí)器以及超時(shí)時(shí)限。</p><p>　　2.1.7 µC/OS-II的初始化和啟動(dòng)</p><p>　　調(diào)用µC/OS-II的服務(wù)之前要先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSInit()。OSInit()初始化µC/OS-II所有的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并建立空閑任務(wù)。µC/OS-II初始化任務(wù)控制塊、事件控制塊、消息隊(duì)列緩沖、標(biāo)志控

44、制塊等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的空緩沖區(qū)。</p><p>　　多任務(wù)的啟動(dòng)是通過(guò)調(diào)用OSStart()實(shí)現(xiàn)的。啟動(dòng)之前要至少創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)。OSStart()調(diào)用就緒任務(wù)啟動(dòng)函數(shù)OSStartHighRdy()，其功能是將任務(wù)棧的值恢復(fù)到CPU寄存器，并執(zhí)行中斷返回指令，強(qiáng)制執(zhí)行該任務(wù)代碼。</p><p>　　2.1.8 內(nèi)存管理</p><p>　　在ANSI C中是使用mal

45、loc和free兩個(gè)函數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存。但在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，多次這樣的操作會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存碎片，且由于內(nèi)存管理算法的原因，malloc和free的執(zhí)行時(shí)間也是不確定。µC/OS-II中把連續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)管理。每個(gè)分區(qū)中包含整數(shù)個(gè)大小相同的內(nèi)存塊，但不同分區(qū)之間的內(nèi)存塊大小可以不同。用戶需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)，按塊來(lái)分配內(nèi)存。釋放內(nèi)存時(shí)將該塊放回它以前所屬的分區(qū)，這樣能有效解決碎片問(wèn)題，同時(shí)執(zhí)行時(shí)間也是

46、固定的。</p><p>　　2.1.9 任務(wù)管理</p><p>　　µC/OS-II中最多可以支持64個(gè)任務(wù)，分別對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)0～63，其中0為最高優(yōu)先級(jí)。63為最低級(jí)，系統(tǒng)保留了4個(gè)最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)和4個(gè)最低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，所有用戶可以使用的任務(wù)數(shù)有56個(gè)。µC/OS-II提供了任務(wù)管理的各種函數(shù)調(diào)用，包括創(chuàng)建任務(wù)，刪除任務(wù)，改變?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)，任務(wù)掛起和恢復(fù)等。系統(tǒng)初

47、始化時(shí)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生兩個(gè)任務(wù)：一個(gè)是空閑任務(wù)，它的優(yōu)先級(jí)最低，該任務(wù)僅給一個(gè)整型變量做累加運(yùn)算；另一個(gè)是統(tǒng)計(jì)任務(wù)，它的優(yōu)先級(jí)為次低，該任務(wù)負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前CPU的利用率。 </p><p>　　2.1.10 µC/OS-II任務(wù)間通信方式 </p><p><b>　?。?）信號(hào)量</b></p><p>　　信號(hào)量由兩部分組成：一部分是16

48、位的無(wú)符號(hào)整型信號(hào)量的計(jì)數(shù)值；另一部分是由等待該信號(hào)量的任務(wù)組成的等待任務(wù)表。信號(hào)量用于對(duì)共享資源的訪問(wèn)，用鑰匙符號(hào)，符號(hào)旁數(shù)字代表可用資源數(shù)，對(duì)于二值信號(hào)量該值為1。信號(hào)量還可用于表示某事件的發(fā)生，用旗幟符號(hào)表示，符號(hào)旁數(shù)字代表事件已經(jīng)發(fā)生的次數(shù)。互斥型信號(hào)量用于處理共享資源。</p><p><b>　　（2）消息郵箱</b></p><p>　　一種通信機(jī)制，可

49、以使一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個(gè)任務(wù)發(fā)送一個(gè)指針型的變量，通常該指針指向一個(gè)包含了消息的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　?。?）消息隊(duì)列</b></p><p>　　另一種通信機(jī)制，允許一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個(gè)任務(wù)發(fā)送以指針?lè)绞蕉x的變量或其它任務(wù)，因具體應(yīng)用不同，每個(gè)指針指向的包含了消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變量類型也有所不同。</p>

50、<p>　　2.2 STM32上移植方法</p><p>　　2.2.1 平臺(tái)需求</p><p>　　µC/OS-II的正常運(yùn)行需要處理器平臺(tái)滿足以下要求：</p><p>　?。?）處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼。</p><p>　　（2）用C語(yǔ)言就可以打開和關(guān)閉中斷。</p><p>

51、　?。?）處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷(通常在10至100Hz之間)。 </p><p>　　（4）處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)(可能是幾千字節(jié))的硬件堆棧。</p><p>　?。?）處理器有將堆棧指針和其它CPU寄存器讀出和存儲(chǔ)到堆棧或內(nèi)存中的指令。</p><p>　　2.2.2 移植方法</p><p>　　（1）內(nèi)核頭文件（O

52、S_CPU.H） </p><p>　　在OS_CP U.H 中，主要聲明了一些與微處理器相關(guān)的常量、宏和typedef。 </p><p>　　定義與處理器無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)類型 </p><p>　　typede f unsigned char BOOLEAN; </p><p>　　typedef unsigned char

53、 INT8U; </p><p>　　typedef signed char NT8S; </p><p>　　typedef unsigned short INT16U; </p><p>　　typedef signed short INT16S; </p><p>　　

54、typedef unsigned int INT32U; </p><p>　　typedef signed int NT32S; </p><p>　　typedef float FP32; </p><p>　　typedef double FP64;

55、</p><p>　　typedef unsigned int OS_STK; </p><p>　　typedef unsigned int OS_CPU_SR; </p><p>　　在STM32處理器及keil MDK 或者IAR 編譯環(huán)境中可以通過(guò)查手冊(cè)得知short類型是16位而int類型是32位，這對(duì)于Corte

56、x-M3內(nèi)核是一致的。故這部分代碼無(wú)需修改。盡管µC/OS-II定義了float 類型和double 類型，但為了方便移植它們?cè)?#181;C/OS-II源代碼中并未使用。為了方便使用堆棧，µC/OS-II定義了一個(gè)堆棧數(shù)據(jù)類型。在Cortex-M3 中寄存器為32位，故定義堆棧的長(zhǎng)度也為32位。Cortex-M3 狀態(tài)寄存器為32位，定義OS_CPU_SR主要是為了在進(jìn)出臨界代碼段保存狀態(tài)寄存器。 </p&g

57、t;<p><b>　?。?）臨界代碼段 </b></p><p>　　µC/OS-II為了保證某段代碼的完整執(zhí)行，需要臨時(shí)的關(guān)閉中斷，在這</p><p>　　段代碼執(zhí)行完成之后再打開中斷。這樣的代碼段稱作臨界代碼段。µC/OS-II通過(guò)定義兩個(gè)宏OS_ENTER_CRITICAL() 和OS_EXIT_CRITICAL() 來(lái)分別

58、實(shí)現(xiàn)中斷的關(guān)閉和打開。一般來(lái)說(shuō)，采用方法3來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)宏。這兩個(gè)宏分別定義如下： </p><p>　　#define OS_CRITICAL_METHOD 3 </p><p>　　#define OS_ENTER_CRITICAL() {cpu_sr = OS_CPU_SR_Save();} </p><p>　　#define O

59、S_EXIT_CRITICAL() {OS_CPU_SR_Restore(cpu_sr);} </p><p>　　函數(shù)OS_CPU_SR_Save()和OS_CPU_SR_Restore(cpu_sr)在OS_CPU_A.ASM中定義。同時(shí)得注意，在使用這兩個(gè)宏之前，必須定義OS_CPU_SR cpu_sr;否則編譯時(shí)將出錯(cuò)。 </p><p>　　（3）棧的增長(zhǎng)方向

60、 </p><p>　　盡管µC/OS-II支持兩種方向生長(zhǎng)的棧，但對(duì)于以Cortex-M3為內(nèi)核的STM32 微處理器來(lái)說(shuō)，它支持向下增長(zhǎng)的滿棧，故需要定義棧增長(zhǎng)方向宏為1。即定義成如下形式 </p><p>　　#define OS_STK_GROWTH 1 </p><p>　?。?）任務(wù)級(jí)任務(wù)切換 </p><p

61、>　　任務(wù)級(jí)任務(wù)切換調(diào)用宏OS_TASK_SW()來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@個(gè)宏也是與處理器相關(guān)的，因此這個(gè)宏在OS_CPU_A.ASM中描述。 </p><p>　　（5）其他函數(shù)聲明 </p><p>　　在OS_ CPU.H中，還聲明了以下幾個(gè)函數(shù)，這幾個(gè)函數(shù)均在OS_CPU_A.ASM中實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　void OSCtxSw(void); <

62、/p><p>　　void OSIntCtxSw(void); </p><p>　　void OSStartHighRdy(void); </p><p>　　void OS_CPU_PendSVHandler(void); </p><p>　?。?）與處理器相關(guān)的匯編代碼（OS_CPU_A.ASM）</p><p>

63、　　在OS_CP U_A.ASM中實(shí)現(xiàn)的是下面五個(gè)與處理器相關(guān)的函數(shù)。 </p><p>　　OS_CPU_SR_Save(); </p><p>　　OS_CPU_SR_Restore(); </p><p>　　OSStartHighRdy(); </p><p>　　OSCtxSw(); </p><p

64、>　　OSIntCtxSw(); </p><p>　　2.3.3 函數(shù)實(shí)現(xiàn) </p><p>　?。?）關(guān)中斷函數(shù)（OS_CPU_SR_Save()） </p><p>　　即先保存當(dāng)前的狀態(tài)寄存器然后關(guān)中斷。故關(guān)中斷實(shí)現(xiàn)代碼如下 </p><p>　　OS_CPU_SR_Save </p><p>　　

65、MRS R0, PRIMASK； </p><p><b>　　CPSID I </b></p><p>　　BX LR </p><p>　　這也是宏OS_ENTER_CRITICAL() 的最終實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　?。?）恢復(fù)中斷函數(shù)（OS_CPU_SR_Restore()） </p

66、><p>　　這是宏OS_EXIT_CRITICAL()的最終實(shí)現(xiàn)。也就是將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容從R0中恢復(fù)，然后跳轉(zhuǎn)回去。此函數(shù)完成的將中斷狀態(tài)恢復(fù)到關(guān)中斷前的狀態(tài)。其代碼如下： </p><p>　　OS_CPU_SR_Restore </p><p>　　MSR PRIMASK, R0 </p><p>　　BX LR

67、 </p><p>　　Cortex-M3處理器有單獨(dú)的指令來(lái)打開或者關(guān)閉中斷，所以這兩個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)很簡(jiǎn)單。 </p><p>　?。?）啟動(dòng)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)運(yùn)行（OSStartHighRdy()） </p><p>　　OSStart()調(diào)用OSStartHighRdy()來(lái)啟動(dòng)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的運(yùn)行，從而啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。OSStartHighRdy()主要

68、完成以下幾項(xiàng)工作： </p><p>　　為任務(wù)切換設(shè)置PendSV的優(yōu)先級(jí)；</p><p>　　為第一次任務(wù)切換設(shè)置棧指針為0；</p><p>　　設(shè)置OSRunning = TRUE,以表明系統(tǒng)正在運(yùn)行；</p><p>　　④ 觸發(fā)一次PendSV,打開中斷等待第一次任務(wù)的切換。 </p><p>　?。?）

69、任務(wù)級(jí)和中斷級(jí)任務(wù)切換 </p><p>　　因?yàn)镃ortex-M3進(jìn)入異常自動(dòng)保存寄存器R3-R0，R12，LR，PC和xPSR這種的特殊機(jī)制，這兩個(gè)函數(shù)都是觸發(fā)一次PendSV來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的切換。首先是微處理器自動(dòng)保存上面提到的寄存器，然后把當(dāng)前的堆棧指針保存到任務(wù)的棧中，將要切換的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和任務(wù)控制塊的指針賦值給運(yùn)行時(shí)的最高優(yōu)先級(jí)指針和運(yùn)行時(shí)的任務(wù)控制塊指針，最后再把要運(yùn)行的任務(wù)的堆棧指針賦值給微處理器的

70、堆棧指針，這樣就可以退出中斷服務(wù)程序了。中斷服務(wù)程序退出的時(shí)候?qū)⒆詣?dòng)出棧R3-R0，R12，LR，PC和xPSR。具體的PendSV服務(wù)程序的偽代碼如下： </p><p>　　OS_CPU_PendSVHandler ： </p><p>　　// 進(jìn)入異常，處理器自動(dòng)保存R3-R0，R12，LR，PC和xPSR </p><p>　　if

71、(PSP != NULL) //判斷不是開始第一次任務(wù) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　保存R4-R11到任務(wù)的堆棧； </p><p>　　OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP; //保存堆棧的指針到任務(wù)控制塊 </p><p><b>　　} <

72、/b></p><p>　　OSTaskSwHook(); //實(shí)現(xiàn)用戶擴(kuò)展功能而定義的鉤子 </p><p>　　OSPrioCur = OSPrioHighRdy; //設(shè)置運(yùn)行任務(wù)為最高優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù) </p><p>　　OSTCBCur = OSTCBHighRdy; // 設(shè)置運(yùn)行的任務(wù)控制塊為最高 </p><

73、p>　　//就緒任控制塊務(wù) </p><p>　　PSP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;//將要切換的任務(wù)堆棧指 </p><p>　　// 針賦給微處理器的堆棧指 </p><p>　　// 針從而實(shí)現(xiàn)切換 </p><p>　　從堆棧中恢復(fù) R

74、4-R11; 從異常中返回； </p><p>　　// 退出異常，處理器自動(dòng)恢復(fù)R3-R0，R12，LR，PC和xPSR </p><p>　　這樣很容易寫出PendSV中斷服務(wù)程序的代碼了。 </p><p>　?。?）與CPU 相關(guān)的C 函數(shù)和鉤子函數(shù)（OS_CPU_C.C ） </p><p>　　

75、這個(gè)文件中包含10個(gè)函數(shù)，具體如下： </p><p>　　OSInitHookBegin (); </p><p>　　OSInitHookEnd (); </p><p>　　OSTaskCreateHook (); </p><p>　　OSTaskDelHook (); </p><p>　　

76、OSTaskIdleHook (); </p><p>　　OSTaskStatHook (); </p><p>　　OSTaskStkInit (); </p><p>　　OSTaskSwHook (); </p><p>　　OSTCBInitHook (); </p><p>　　OS

77、TimeTickHook (); </p><p>　　這10個(gè)函數(shù)有9個(gè)是為了擴(kuò)展用戶功能而定義的鉤子函數(shù)，這些鉤子函數(shù)可以都為空函數(shù)，也可以加上一些用戶需要的擴(kuò)展功能。另外一個(gè)不是鉤子函數(shù)，它是OSTaskStkInit()。這個(gè)函數(shù)的功能是當(dāng)一個(gè)任務(wù)被創(chuàng)建時(shí)，它完成這個(gè)任務(wù)堆棧的初始化。這個(gè)函數(shù)首先將用戶為任務(wù)分配的堆棧頂?shù)刂焚x值給一個(gè)棧指針變量，然后再通過(guò)這個(gè)棧指針向任務(wù)的?？臻g寫入初值。這個(gè)初值無(wú)關(guān)

78、緊要，為0就可以了。這個(gè)函數(shù)的代碼時(shí)下如下： </p><p>　　OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *p_arg, </p><p>　　OS_STK *ptos, INT16U opt) </p><p>　　{ </p><p&g

79、t;　　OS_STK *stk; </p><p>　　(void)opt; //防止編譯器報(bào)錯(cuò) </p><p>　　stk = ptos; // 將棧頂?shù)刂焚x值給棧指針變量 </p><p>　　// 以進(jìn)入異常的順序來(lái)給棧賦初值 </p><p>　　*(st

80、k) = (INT32U)0x00000000L; //xPSR </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)task; //Entry Point </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; // R14 (LR) </p><p>　　*

81、(--stk) = (INT32U)0x00000000L; //R12 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; //R3 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; // R2 </p><p>　　*(--stk) =

82、(INT32U)0x00000000L; // R1 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)p_arg; //R0 : 傳遞的參數(shù) </p><p>　　// 剩下的寄存器初始化 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; // R11

83、 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; //R10 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; // R9 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; //R8 <

84、;/p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; //R7 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; // R6 </p><p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; // R5 </p><

85、p>　　*(--stk) = (INT32U)0x00000000L; // R4 </p><p>　　return (stk); </p><p>　　} </p><p>　　其他的鉤子函數(shù)都為空函數(shù)。這樣，整個(gè)移植的代碼就介紹完了。整個(gè)移植的過(guò)程非常容易。剩下的工作就是編寫用戶任務(wù)，

86、并在開發(fā)板上驗(yàn)證，以此來(lái)驗(yàn)證該移植方案是可行的和成功的。</p><p>　　3 LCD屏程序設(shè)計(jì)及調(diào)試</p><p><b>　　3.1 工具概述</b></p><p>　　RVMDK源自德國(guó)的KEIL公司，是RealView MDK的簡(jiǎn)稱。RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的技術(shù)，支持ARM7、ARM9和Cortex-M3核處理

87、器，自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼，集成Flash燒寫模塊，強(qiáng)大的Simulation設(shè)備模塊，性能分析等功能。</p><p>　　3.1.1 keil4工程建立以及仿真方法</p><p><b>　?。?）新建工程。</b></p><p>　　打開MDK軟件，選擇Project→New uVision Project菜單項(xiàng)，新建一個(gè)文件夾名為“畢業(yè)設(shè)

88、計(jì)”，保存，則彈出器件選擇對(duì)話框，這里選擇STM32F103RB。單擊“OK”按鈕，則彈出一個(gè)對(duì)話框加載啟動(dòng)文件到工程中。</p><p>　　打開“畢業(yè)設(shè)計(jì)”文件夾，在里面添加子文件夾</p><p>　?。?）添加系統(tǒng)文件與工程管理。</p><p>　　回到“畢業(yè)設(shè)計(jì)”文件夾中，把系統(tǒng)SYSTEM文件夾（delay,sys,usart文件夾）復(fù)制過(guò)來(lái)，再建立m

89、ain和hardware文件夾用于主函數(shù)和各外設(shè)資源函數(shù)?；氐焦こ讨校c(diǎn)擊manage components，添加工程中的文件，進(jìn)行分類管理工程。</p><p>　?。?）最后新建 main文件，在編輯區(qū)寫代碼。</p><p>　　3.1.2 硬件平臺(tái)紹</p><p>　　ALIENTEK MiniSTM32選擇的是STM32F103RBT6 作為M

90、CU，STM32F103的型號(hào)眾多，作為一款低端開發(fā)板，選擇 STM32F103RBT6是最佳的選擇。128K FLASH、20K SRAM、2個(gè)SPI、3個(gè)串口、1個(gè)USB 、1個(gè)CAN、2個(gè)12位的ADC、RTC、51個(gè)可用IO腳···，這樣的配置無(wú)論放到那里都是很不錯(cuò)的了，更重要的是其價(jià)格，18元左右的零售價(jià)，相對(duì)其他芯片配置及價(jià)格，所以我們選擇了它作為我們的主芯片。</p><p

91、>　　BOOT1用于設(shè)置STM32的啟動(dòng)方式，其對(duì)應(yīng)啟動(dòng)模式如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 BOOT0、BOOT1啟動(dòng)模式表</p><p>　　按照表3.1，一般情況下如果我們想用用串口下載代碼，則必須配置BOOT0為1，BOOT1為0，而如果想讓STM32一按復(fù)位鍵就開始跑代碼，則需要配置BOOT0為0，BOOT1隨便設(shè)置都可以。ALIENTEK這款開發(fā)板專門設(shè)計(jì)

92、了一鍵下載電路，通過(guò)串口的 DTR和RTS信號(hào)，來(lái)自動(dòng)配置BOOT0和 BOOT1，因此不需要用戶來(lái)手動(dòng)切換他們的狀態(tài)，直接串口下載和軟件自動(dòng)控制，可以非常方便的下載代碼。 </p><p>　　P3和P1分別用于 PORTA和PORTB的IO口引出，其中P2還有部分用于 PORTC口的引出。PORTA和PORTB都是按順序排列的，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了讓大家更方便地與外部設(shè)備連接。P2連接了DS18B20的數(shù)據(jù)口

93、以及紅外傳感器的數(shù)據(jù)線，它們分別對(duì)應(yīng)著 PA0和PA1，只需要19通過(guò)跳線帽將P2和P3連接起來(lái)就可以使用了。這里不直接連在一起的原因有二：1，防止紅外傳感器和DS18B20 對(duì)這兩個(gè)IO口作為其他功能使用的時(shí)候的影響；2，DS18B20 和紅外傳感器還可以用來(lái)給其他板子提供輸入，等于我們的板子為別的板子提供了紅外接口和溫度傳感器，在調(diào)試的時(shí)候，還是蠻有用的。P4口連接了PL2303的串口輸出，對(duì)應(yīng)著 STM32的串口1（PA9/PA1

94、0），在使用的時(shí)候，也是通過(guò)跳線帽將這兩處連接起來(lái)。這樣設(shè)計(jì)有2個(gè)好處：1，使得 PA9和PA10用作其他用途。</p><p>　　使用的時(shí)候，不受到PL2303的影響。2，USB 轉(zhuǎn)串口可以用作他用，并不僅限在這個(gè)板上的STM32使用，也可以連接到其他板子上，這樣ALIENEK MiniSTM32 就相當(dāng)于一個(gè)USB 串口。P5口是另外一個(gè)IO引出排陣，將PORTC和PORTD等的剩余IO口從這里引出。 &l

95、t;/p><p>　　在此部分原理圖中，我們還可以看到STM32F103RBT6 的各個(gè)IO口與外設(shè)的連接關(guān)系，這些將在后面給大家介紹。 這里STM32的VBAT 采用CR1220 紐扣電池和VCC3.3混合供電的方式，在有外部電源（VCC3.3）的時(shí)候，CR1220不給VBAT供電，而在外部電源斷開的時(shí)候，則由CR1220給VBAT供電。這樣，VBAT總是有電的，以保證RTC的走時(shí)以及后備寄存器的內(nèi)容不丟失。<

96、;/p><p><b>　　3.2 硬件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　3.2.1 STM32最小系統(tǒng)</p><p>　　STM32F103最小系統(tǒng)包括電源電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，主芯片和下載接口。STM32F103使用3.3V供電，且引腳接有濾波電容，保證芯片工作穩(wěn)定；復(fù)位電路使用的低電平復(fù)位，該電路上電可以復(fù)位，按鍵按下時(shí)也可以復(fù)位；時(shí)鐘

97、電路使用8MHZ晶振，和22pF電容助振。</p><p><b>　　圖3.1 最小系統(tǒng)</b></p><p>　　3.2.2 LCD接口</p><p>　　顯示電路使用的是2.4寸的TFT液晶顯示器，該顯示器有16位的數(shù)據(jù)口和5位的控制端口。</p><p><b>　　圖3.2 液晶顯示</b&

98、gt;</p><p>　　3.2.3 LED接口</p><p>　　輸入單元和指示部分，直接引到STM32F103的IO口。</p><p>　　圖3.3 按鍵和LED燈</p><p>　　3.2.4 紅處接收電路</p><p>　　HS0038用于顯度的采集，其通信是單總線式，直接與STM32F103相連。&

99、lt;/p><p>　　圖3.4 紅處接收單元</p><p><b>　　3.3 C程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在µC/OS-II里面創(chuàng)建6個(gè)任務(wù)：開始任務(wù)、LED0、LED1、觸摸屏，KEY按鍵任務(wù)和LCD顯示任務(wù)，開始任務(wù)用于創(chuàng)建其他（LED0、LED1、紅處接收、按鍵和LCD顯示）任務(wù)，之后掛起；LED0任務(wù)用于控制DS

100、0的亮滅，DS0每秒鐘亮800ms；LED1任務(wù)用于控制DS1的亮滅，DS1亮300ms，滅300ms，依次循環(huán)；觸摸屏任務(wù)用于手寫輸入，并立即顯示；LCD顯示任務(wù)用于顯示圖形，和接收紅外信號(hào)信息顯示出來(lái)；KEY按鍵任務(wù)分別使屏進(jìn)入校準(zhǔn)功能，以及顯示歡迎界面。 </p><p>　　首先，建立基本的工程后，在該工程源碼下面加入µC/OS-II文件夾，存放µC/OS-II源碼（我們已經(jīng)將

101、1;C/OS-II源碼分為三個(gè)文件夾：CORE、PORT和CONFIG）。打開工程，新建µC/OS-II-CORE、µC/OS-II -PORT和µC/OS-II -CONFIG三個(gè)分組，分別添加µC/OS-II三個(gè)文件夾下的源碼，并將這三個(gè)文件夾加入頭文件包含路徑。</p><p>　　µC/OS-II-CORE分組下面是µC/OS-II的核心源碼，我

102、們不需要做任何變動(dòng)。 </p><p>　　µC/OS-II-PORT分組下面是我們移植µC/OS-II要修改的3個(gè)代碼，這個(gè)在移植的時(shí)候完成。 </p><p>　　µC/OS-II-CONFIG分組下面是µC/OS-II的配置部分，主要由用戶根據(jù)自己的需要對(duì)µC/OS-II進(jìn)行裁剪或其他設(shè)置。工程框架如下圖3.5：</p>

103、<p>　　其次，對(duì)os_cfg.h里面定義OS_TICKS_PER_SEC的值為200，也就是設(shè)置µC/OS-II的時(shí)鐘節(jié)拍為5ms，同時(shí)設(shè)置OS_MAX_TASKS為10，也就是最多10個(gè)任務(wù)（包括空閑任務(wù)和統(tǒng)計(jì)任務(wù)在內(nèi)）。</p><p>　　再次，在main.c文件中設(shè)置任務(wù)堆棧大小、設(shè)置任務(wù)優(yōu)先級(jí)、任務(wù)堆棧，創(chuàng)建5個(gè)任務(wù)。如圖3.5所示：</p><p>&

104、lt;b>　　圖3.5 任務(wù)結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　3.4 調(diào)試</b></p><p>　　3.4.1 設(shè)置編譯環(huán)境</p><p>　　（1）打開project菜單，選擇Options for Target“畢業(yè)設(shè)計(jì)”對(duì)話框，如圖3.6在target中，將晶振選為8MHz；在output中，將Creat

105、HEX File復(fù)選框選中。為調(diào)試方便，將產(chǎn)生調(diào)試中間信息的復(fù)選框也選中。</p><p>　　圖3.6 編譯環(huán)境窗口</p><p>　?。?）在C/C++中，將各分文件的路徑加入如圖3.7</p><p><b>　　圖3.7 路徑添加</b></p><p>　?。?）在Debug中，將Use選中并設(shè)置為Corte

106、x-M/R J-LINK/J-Trace,設(shè)為JINK連接實(shí)物仿真了。</p><p>　?。?）在Utilities中，設(shè)置如圖3.8,并打開Settings,設(shè)置FLASH為256KB。</p><p>　　圖3.8 Utilities</p><p>　　3.4.2 調(diào)試結(jié)果</p><p>　　編譯程序，排出error和warning

107、，如圖3.9得到正確的程序，下載程序到開發(fā)板上，得到了預(yù)期結(jié)果</p><p><b>　　圖3.9 編譯結(jié)果</b></p><p>　　將程序下載到開發(fā)板上，并觀察現(xiàn)象，LED小燈按程序要求正常運(yùn)行，紅外接收器正確顯示數(shù)值，按鍵KEY0可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入校準(zhǔn)功能，KEY1可以顯示歡迎界面，KEY2可以清除，說(shuō)明程序正確?，F(xiàn)象如圖3.10</p><p&

108、gt;　　圖3.10 實(shí)物現(xiàn)象</p><p><b>　　結(jié) 語(yǔ)</b></p><p>　　本文完成基于32位ARMv7微處理器Cortex-M3和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)µC/OS-II的嵌入式操作系統(tǒng)的移植和功能的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的深入學(xué)習(xí)，了解了嵌入式操作系統(tǒng)µC/OS-II的性能、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和基本運(yùn)行原理，以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試的方法完成對(duì)&

109、#181;C/OS-II時(shí)間管理函數(shù)，任務(wù)管理函數(shù)的靈活應(yīng)用。認(rèn)真掌握Cortex-M3的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，并在ALIENTEK MiniSTM32開發(fā)板上調(diào)試串口，TFT彩屏以及ADC實(shí)驗(yàn)。本文將嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)µC/OS-II移植到Cortex微處理器上，并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基本完整的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)一方面實(shí)現(xiàn)了單個(gè)IO口和多人IO口的組合輸入輸出控制，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，具有代表性。

110、另一方面，它又是一個(gè)相對(duì)完整的系統(tǒng)，可以應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)顯示終端，完成指示功能。由于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核µC/OS-II是為嵌入式應(yīng)用編寫的通用軟件，所以不得不強(qiáng)調(diào)處理器的通用性和功能的全面性。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要裁減和優(yōu)化。其次，本文所調(diào)度的任務(wù)較簡(jiǎn)單，主要是為了說(shuō)明方法。</p><p>　　在程序調(diào)試過(guò)程中，由于對(duì)STM32RTB6內(nèi)核學(xué)習(xí)還不是很透徹，出現(xiàn)了警告，一直困擾。任務(wù)中加入更多任務(wù)

111、時(shí)老出錯(cuò)，程序不能正常運(yùn)行，但通不斷學(xué)習(xí)，查閱資料得以解決。</p><p>　　本人認(rèn)真進(jìn)行了課題的研究并完成了本論文，由于作者水平有限，論文中可能仍有錯(cuò)誤和不足之處，敬請(qǐng)大家批評(píng)指正。</p><p>　　最后，感謝指導(dǎo)老師的關(guān)懷和細(xì)心的指導(dǎo)，感謝同學(xué)們的幫助。謝謝你們的支持！</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p&

112、gt;<p>　　[1] 意法半導(dǎo)體. STM32中文參考手冊(cè). 第10版.意法半導(dǎo)體（中國(guó)）投資公司，2010.</p><p>　　[2] 劉軍. 例說(shuō)STM32. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.</p><p>　　[3] 宋巖（譯）. Joseph Yiu.Cortex—M3權(quán)威指南. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.</p><

113、p>　　[4] 劉榮. 圈圈教你玩USB. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.</p><p>　　[5] 杜春雷. ARM體系結(jié)構(gòu)與編程. 北京：清華大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[6] 李寧. ARM開發(fā)工具Real View MDK 使用入門. 北京：北京航空航天大學(xué)出</p><p><b>　　版社，2008.</