μC/OS-II操作系统在STM32上的移植
详细介绍μC/OS-II操作系统在STM32上的移植过程，引导初学者完成基本的操作系统架构的创建。建立工程使用(我使用版)在目录下建立工程,工程名为。选一个系列的芯片,哪一个都无所谓(我选的是因为我的板子就是用这个芯片),接下来要注意的是当弹出是否拷贝启动代码到工程文件夹时要选,因为标准外设厍里已经有启动代码了。将里的顶层日录名改为,并将第一个名改为把日录下所有和文件加载到工程里的在下建立一个目录用来放置系统初始化代码。把拷贝到文件夹拷贝到文件夹中。是中断服务程序文件。是标准外设库的配置文件,对于工程中不需要的外设,可以注释掉里面的包含的头文件。这里我建议先仅留下,用到什么再打开什么,这样编译起来快一点,当然也可都留着。使用标准外设库事实上标准外设库的使用在中的节中已有说明,下面我把其中的步骤罗列一下根据所选芯片,把中的启动代码加到工程中,这一步在上面凵经做过了。在的行,根据所选芯片类型,去掉相应注释,这里我去掉行的注释(大谷量型片)去掉行的注释,启用标准外设库。在的行,根据所选芯片主频,去掉相应注释,默认注释已去掉,如果你的芯片主频是,就不用做修改了,这里我的芯片是注释去掉注释跑马灯程序现在可以使用标准外设库了,下面以一个简单的跑马灯程序说明。在日录下建立作为系统入口在下建立一个日录用来放置板级支持代码,建立代码如下:在中建立组,并将各种代码加入。在工程的选项卡的中添加选项卡中选选项卡中选选项卡选打钩,这一步大家可以根据自己手上的仿真器做不同选择。编译运行。在上的移植详解虽然目前网上凵经有不少关于在上的移植版本,包括也有官方移植版本。但这些版本具体是怎么移植出来的,又该怎么基于移植好的开发应用软件,网上介绍的并不多。这里介绍一下我的移植经历,希望对大家有所帮助。我的移植基本上是从零开始的。首先想要做好移植,有两方面的內容是必须要了解。日标芯片内核原理虽然我们移植的目标芯片是,但操作系统的移植基木是针对内核(以下简称)而言的,所以我们只需了解内核就好了。片就是内核加上各种各样的外设。怎么才能了解呢?看一本书权威指南(宋岩译,网上多的很)就好了,很多同学可能想,看完这本书移植的新鲜劲都没了,因此我把该书和移植有关的章节都刎了出来,并对其中的重点内容进行介绍,我数了数相关章节还不到页,就这点内容,总要看了吧。相关章节如下概览主要了解的概貌。刚开始看时不用追求仝部理解,后面会有详细介绍,很多内容多看几遍就明白。其中指令集,只要了解,只使用就了基础寄存器组通用寄存器堆栈寄存器有两个,和同时只能看见一个引用时,引用的是正在使用的那个可用于异常服务和应用程序只能用于应用程序系统复位后,用的堆栈指针是连接寄存器,又名,存储返冋地址程序计数寄存器,又名特殊功能寄存器程序状态字寄存器组(中断屏蔽寄存器组(控制寄存器(程序状态字寄存器组()分为应用程序中断号执行每个都是位,由于这个寄存器有效位是错开的,因此可以组合访问。中断屏蔽寄存器组(),这三个寄存器用于控制异常的使能和除能。控制寄存器()它有两个作用:定义特权级别选择当前使用哪个堆栈指针操作模式和特权极别操作模式处理者模式和线程模式异常处理:处理者模式主程序:线程模式不区分特权级和用户级,程序始终工作在特权级这两个堆栈指针的切换是全自动的,就在出入异常服务例程时由硬件处理。没什么好讲的,需要看。复位序列初值初值复位向量异常异常类型分为系统异常编号和外部中断大于优先级支持个固定的高优先级和多达级的可编程优先级。在中,每个中断都有一个优先级配置寄存器(个,用来配置该中断的优先级。但该寄冇器并不是每个位都被使用,不同制造商生产的芯片不相同,譬如使用位,也就是说支持个可编程优先级(参考注意该寄存器是以对齐的,因此每个中断的优先级配置寄存器位有效,位无效。对于优先级,又分为抢占优先级和亚优先级,中的应用程序中断及复位掉制寄存器的优先级分组描述了如何划分抢占优先级和亚优先级什么意思?以为例,优先级配置寄存器不是位有效吗,如果中的优先级分组值为,则优先级配置寄冇器的位确定抢占优先级,位确定亚优先级。此时所有中断有个抢占优先级,每个抢占优先级有个亚优先级。抢占优先级高的中断可以抢占抢占优先级低的中断,即抢占优先级决定了中断是否可以嵌套相同抢占优先级的中断不能嵌套,但当抢占优宄级相同的异常有不止一个到来时,就优先响应亚优先级最高的异常。参考附求表表中断优先级寄存器阵列共系统异常优先级寄冇器共个优先级相同,看中断号,中断号小的优先。向量表初始在处,可以通过向量表偏移量寄存器(地址:)更改,般无需更收。中断输入及挂起行为需要看。异常可不看和主要用在分特权级和用户级的操作系统,不区分特权级和用户级可以不管这个东西。这里说点题外话,一开始我很奇怪为什么会提供这种中断,因为这种中断一般都是用在大型的操作系统上,如系统上,可又不提供,应该是无法移植系统。后来我才知道是针对没有的嵌入式系统而设计的不过还是很怀疑有人会在像这种芯片上用中断主要做上下文切换,也就是任务切换,是移植过程中最重要的中断。主要有两点中断是手工往的悬起寄存器中写产生的(由写)中断优先级必须设为最低在讲移植代码时会介绍具体是如何做的。对于的部分应认真研读一下。与中断控制负责芯片的中断管理,它和内核紧密相关。如果对于中断配置不是很了解,可以看看节讲述了定时器,需要看。中断的具体行为中断/异常的响应序列当开始响应一个中断时以及入栈取向量选择堆栈指针,更新堆栈指针,更新连接寄存器,更新程序计数器对移植米说,需要注意异常返同在中,进入中断时,寄存器的值会被自动更新。节对史新后的值进行说明。这里统称。返回时通过把往里写来识别返回动作的。因为是一个特殊值,所以对于,汇编语言就不需要类似这种指令,而用语言开发时,不需要特殊编译器命令指示个函数为中断服务程序。实际上,中断服务程序如果是代码编写,汇编成汇编代码,函数结尾一般是嵌套的中断只要注意:中断嵌套不能过深即可。和这两节说明对中断的响应能力大大提高了,主要是硬件机制的改进。但对移植来说,并不需要关注异常返回值对不同状态进入中断时,寄存器的值进行说明,需要看。这里有一点需要注意,该点在讲移植代码时再介绍利对移植来说,并不需要关注。的低层编程这·章仅需关注节,因为对移植来说汇编与的接口是必须面对的。汇编与的接口有两点需要知道当主调函数需要传递参数(实参)时,它们使用。其中传递第一个,传递第个在返冋时,把返冋值写到中在函数中,用汇编写代码时,可以随便使用,而使用则必须先以上内容和移植多少都有些关系,刚开始看,可能不太明白,多看几遍就好了。
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一天入门STM32
一天入门STM32 pdfC秉火《零死角玩转STM32》一F1系列时钟源To T钟电路FR和RAMROM定时/计数5系统总线又CPU并行Io口串行Io口中断系统P0p1P2 P3 TXD RXD I。I:图151系统结构框图我们说的51一般是指51系列的单片机,型号有很多,常见的有STC89C51、AT89S51,其中国内用的最多的是STC89C51/2,下面我们就以STC89C51来讲解,并以51简称。内核51由一个IP核和片上外设组成,IP核就是上图中的CPU,片上外设就是上图中的:时钟电路、SFR和RAM、ROM、定时/计数器、并行IO口、串行IO口、中断系统。IP核跟外设之间由系统总线连接,且是8bit的,速度有限51内核是上个世纪70年代 intel公司设计的,速度只有12M,外设是IC丿商(STC)在内核的基础上添加的,不同的IC厂商会在内核上添加不同的外设,从而设计出各具特色的单片机。这里 intel属于PP核厂商,STC属于IC厂商。我们后面要讲的STM32世样,ARM属于P核厂商,ARM给ST授权,ST公司在 Cortex-M3内核的基础上设计出STM32单片机。外设我们在学习51的时候,关于内核部分接触的比较少,使用的最多的是片上外设,我们在编程的时候操作的也就是这些外设。第3页共53页C秉火《零死角玩转STM32》一F1系列编程的时候操作的寄存器位于SFR和RAM这个部分,其中SFR(特殊功能寄存器)占有128字节(实际上只用了26个字节,只有26个寄存器,其他都属于保留区),RAM占有128字节,我们在程序中定义的变量就是放在RAM中。其中SFR和RAM在地址上是重合的,都是在80-FF这个地址区间,但在物理区间上是分开的,所以51的RAM是有256个字节编写好的程序是烧写到ROM区。剩下的外设都是我们非常熟悉的IO口,串∏、定时器、中断这几个外设STM32系统结构STM32系统结构框图接PashDCodeCortexM3SystemSFAMDMATDMAFSMCSDIO通道1套通道2AHB系线线桥接2桥接1APB 1APB2复位和时钟通道7控制DC2PIOD PWR SP1129DMA请求ADCsGFIOE BKPUSART1 GPioF bxCAN WDGSPlGPOG USETIM1RICExTIt2C2TIM2DMA212C1TIEUARTS TIM5GPc日UART& TIM4AHTa通道1USaRT TIM2通通通5AA请求图2STM32系统结构框图内核在系统结构上,STM32和51都属于单片机,都是由内核和片上外设组成。只是STM32使用的 Cortex-M3内核比51复杂得多,优秀得多,支持的外设也比51多得多,同时总线宽度也上升到32bit,无论速度、功耗、外设都强与51。第4页共53页C秉火《零死角玩转STM32》一F1系列从结构框图上看,对比5内核只有一种总线,取指和取数共用。 Cortex-M3内部有若干个总线接∏,以使CM3能同时取址和访内(访问内存),它们是:指令存储区总线(两条)、系统总线、私有外设总线。有两条代码存储区总线负责对代码存储区(即 FLASH外设)的访问,分别是 I-Code总线和 D-Code总线。I-Code用于取指, D-Code用于查表等操作,它们按最佳执行速度进行优化。系统总线( System)用J访问内存和外设,覆盖的区域包括SRAM,片上外设,片外RAM,片夕扩展设备,以及系统级存储区的部分空间。私有外设总线负责一部分私有外设的访问,主要就是访问调试组件。它们也在系统级存储区。还有一个MDA总线,从字面上看,DMA是 data memory access的意思,是一种连接内核和外设的桥梁,它可以访问外设、内存,传输不受CPU的控制,并且是双向通信。简而言之,这个家伙就是一个速度很快的且不受老大控制的数据般运工,这个在51里面是没有的外设从结构框图上看,STM32比51的外设多得多,51有的串口、定时器、O口等外设STM32都有。STM32还多了很多特色外设:如FSMC、SDIO、SPI、2C等,这些外设按照速度的不同,分别挂载到AHB、APB2、APB1这三条总线上。小结从内核和外设这两大方面米比较,SIM32之于51就是一个升级版的单片机。它适应市场,引流淛流,在中低端的微控制器中流光溢彩。12学习方法的区别学习51用寄存器,学习STM32用库。以前我们在学习51的时候,用的是寄存器编程的方法,想要实现什么效果,直接往寄存器里面赋值,优点是直观,简单粗暴,知道自己具体干了啥,心里踏实直接操作寄存器之所以在51上可行,究其原因,我想有两点:1、51主频不高,资源有限,必须注重程序执行的效率,只能直接操作寄存器。关键的地方还得用汇编,不适合用同件库。第5页共53页C秉火《零死角玩转STM32》一F1系列要知道当初我们学习51单片机的时候用的还是汇编,连现在的C编程都不是,就更别说什么斥函数编程2、51功能简单,寄存器不多。以国内普及最广的STC89C52为例,寄存器仝部加起来不到30个。按照功能区分来记的话,可以把每个寄存器背的滚瓜烂熟,并且寄存器每一位的功能都可以记得住,在编程的时候做到了然于胸。现在从51过度到STM32的学习,很多人还是喜欢沿用51的学习方法。接受不了库,在学习库的时候陷入迷糊之中,来回几个月下来,都不知道到底有没学会STM32,因为在这一路的学习中都是在调用库函数,压根就没有操作过寄存器,心里面很不踏实。其实大家在调用库函数的时候心中难道就没有疑问,库的底层是怎么实现的?难道就没有勇气对庥的底层探究竟。可最后当我们丌始跟踪斥函数底层的时候,看到·堆的宏定义、结构体、指针、各种的文件包含,而且注释全部都是荚文的,是不是乂心生忌惮。鉴于此,我想用两个原因来总结下很多初学者畏惧库不愿意用库的原因。1、C语言知识点的欠缺库在实现寄存器映像时使用的宏定义,强制类型转换,在定义寄存器时使用的结构体,在外设初始化函数时使用的指针,在组织头文件时使用的条件编译等C语言知识,在大学课程中很少涉及,大多数老师也基本是不讲。在一些简单的51单片机编程中又很少会用到这些知识。学单片机,做嵌入式开发其实80%的工作都跟C语言编程相关,剩下的20%的匚作就是阅读各种数据手册,熟悉各和硬件外设。所以掌握这些基本的C语言知识,是嵌入式学习中一道迈不过去的坎,STM32的库则给」我们一次提升C的机会凡是可以从书本中找到的,相信我们基本都可以学会,很多初学者并不是不够聪明或者勤奋,只是缺少方向性的指导罢了。对于这欠缺的知识点我们稍微花点时间就可以掌握,剩下的就是不断地实践词试。这里我为大家推荐·本C语言的书籍《C和指针》。2、程序架构设计思想的欠缺这个比较难搞,很多C语言学习得挺好好的人,也比较难掌握。还好我们遇到了SIM32的库,这给了我们一个学习和提升C语言绝佳的机会。库的整个架构是如何搭建起来的,代码上是如何如何一步一步写出来的:从寄存器映像开始,到寄存器的封装,然后到函数的编写,到每个外设函数对应的驱动文件,这里面涉及到了大量的条件编译,文件包含的思想,对应刚写过几行51单片机的初学者来说简直就是噩梦。但是,如果你把这系列的关系弄明自了,那么对库的整个架构也了解的差不多了,以后你就不用嚷嚷着说要操作奇存器了。如果你一开始不喜欢用库,对库开发很忌惮,那么请自问:是不是我的C语学得不够好。库是一种全新的学习方法,是一种河流,我更把它看做是与C语言的又一次历练和提升。是否用库,只差你一个闪亮的回眸第6页共53页C秉火《零死角玩转STM32》一F1系列1.3用寄存器点亮LED为了顺利过渡到库开发,在STM32编程的开始,我们对照51点亮一个LED的方法,给大家演示一下STM32如何用操作寄存器的方法点亮一个IFD,然后再慢慢讲解到底什么是库,让大家知道库跟寄存器的关系1.3.1用51点亮一个LED在用STM32点亮一个LED之前,我们先来复习下用5如何点亮一个LED。硬件上我们假设51单片札的P0口的第0位接了一个LED,负逻辑亮。如果我们要点亮这个LED,代码上我们会这么写1P0=0XFF;//总线操作点亮FD这时侯我们就把LED点亮了,如果要关掉LED,则是:1P0=0xFF;//总线操作关闭二ED这里面我们用的是总线操作的方法,即是对P0口的8个1O同时操作,但起作用的只是P0^0除了这种总线操作的方法,我们还学习过位操作,利用51编译器的关键字sbit,我们可以定义个位变量1sbit工E0^0那么LED=0;就点亮了LED,LED=1;就关闭了LED。为了让程序看起来见名知义,我们定义两个宏:1 #define on 02 define OfF 1点亮和关闭LED的代码就变成了:1 LED//位操作点亮IED2 LED= OFF//位操作关闭LD稍微整理下代码,整体的效果就是:1//假设51单片机的P0~0口接TFD,负逻辑点亮3 #define ON 04 definc Ofe 16 sbit lEd poo8 void main(void)第7页共53页C秉火《零死角玩转STM32》一F1系列9{10PO OXFE;/总线操作点亮0=0XE彐//总线操作关闭LED13工ED=ON;//位操作点亮LED14LED=OF彐;/位操作关闭LED15」上血总线和位操作的的方法,学过51的朋友是非常熟悉的,也很容易理解。那么我们再说一下大家容易忽略的几个知识点。什么是寄存器在点亮LED的时候,我们都是用操作寄存器的方法来实现的,那大家是否想过,这个寄存器到底是什么?为什么我们可以直接操作P0口?解答上面的问题之前,我们先简单介绍下51单片机的主要组成部分,这对我们学习其他单片机也有好处。我们以国内的STC89C51为例,该单片机主要由51内核、外设IP、和总线这三人部分组成。内核是由 Intel公司生产的,外设P就是STC公司在内核的基础上添加的诸如定时器、串口、IO凵等这些东西,总线就是用米连接內核和外设的接凵单元。 Intel在这里属于IP核设计公司,STC属」I设计公司。世界上能设计IP核的公司屈指可数。我们非常熟悉的ARM公司就属于IP核设计公司,ARM给其他公司授权,其他IC公司就在ARM内核上设计出各具特色的MCU,我们后面要学习的STM32就是属于一中基于ARM内核的MCU。寄存器则是内置于各个IP外设中,是一种用于配置外设功能的存储器,就是一种内存,并且有想对应的地址。学过C语言我们就知道,要操作这些内存就可以使用C语言中的指针,通过寻址的方式来操作这些具有特殊功能的内存一寄存器。比如P0口对应的地址是0X80,那么我们要修改0X80这个地址对应的内存的内容的话,按照常理可以这样操作1*(+0X80)=0XEE;点亮LED可当我们编译的吋候,编译器会报错,在51里面只能通过SFR和SBIT这两个关键字来实现寄存器映像,不能直接操作寄存器对应的地址,这是51相较于STM32不同的地万51单片机的这些寄存器位于地址80H~HFH中,对应着128个地址,但不是每个地址都是有效的,51系列的单片机有21个,52系列的则有26个,其他的都是保留区第8页共53页C秉火《零死角玩转STM32》一F1系列表2AT89c52SFR映象及复位状态OFBDEFHDFOHo00000DFTHOE8H0D000000DETH00000003DOTHOC8H0000000)XXXXXXODDCFHx00000037HEDAFH0粪0H11111111DATHSCON98H00000002SBUF9FHP1111111197HTCON88H0000000)TMODTLOTL100000000000000000000000000000000000BFHSPDPHPCON80H1DPLco111OXXX0000图351寄存器映射2.寄存器映射实际上我们在编程的吋侯并不是通过指针来操作奇存器的,而是直接给PO、Pl这些端口寄存器赋值。那么这些外设资源是如何与地址建立一一对应的关系(寄存器映射定义),这得益与51特有的两个关键字:SFR和sbit,其但单片机没有,只能用其他的方式来实现寄存器映射。这两个关健字帮我们实现了所有寄存器的定义,所以我们才可以像操作普通变量一个米操作寄存器。其实我们一开始提到的点亮LED的代码,全貌应该是这样的:1 sfr pocx80;//寄存器定义2P0=0ⅩFE;/总线操作点亮LED为了方便起见,我们可以扣奇存器映射全部写好封装在个头文件里面,不用每用个寄存器就定义一次。其实这方面的工作不用我们做,我们在编程的时候都会在开始的地方添加一个头文件1 include 第9页共53页C秉火《零死角玩转STM32》一F1系列这个头文件已经实现了全部寄存器的定义,该文件是kei自带,在安装目录:KeiC5IINC可以找到。这个文件实现了字节寄存器和位寄存器的定义2 REG514 Header file for generic 80C51 and 80C31 microcontroller5 Copyright (c)-988-2002 Keil ELektronik GIbH and Kei- Software, Inc6 All rights reserved.9 +ifdef REG5- H10#define RFG5. H1112/* BYTF, Reci ster *13sfr0=x80;1456PEE2×90sfrCaO;13BO17 sfr PSWRDO18 sfr AccCeO:901strBsExFO;12222x8-;3 sIr PCoN24 sr icon Cx8825 sfr TMOD Cx89:sfr TloxiA2222367890sfr TCx8Bfr TCx8Cifr Ti18D831 sfr t2×B832 sfr sLHHEPCB9833 sfr sbuf993436/* BIT Register37/+PSW*/38 sbit CYOxD39 sbit ACOxD640 sbit Fo41 sbit rs0xD4;43 sbit ov44 sbit P=0×D0;4546/*TCON*/47 sbit TF0x8F;48 sbit TR0x8E;49 sbit TFo0x8D:50 sbit mro0x8C51 sbit IE-= 0x8B;53 sbit Ieo0x894 shit tto08856/+IE57 sbit eA0×AF58 sbit fs0×AC59 sbit er0×AB;60 sbit EX0×AA61 sbit ero0x90×A8第10页共53页
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