μC/OS-II 在MC9S12DG128 上的移植

　1 前 言

在采用前后臺(tái)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模式的嵌入式系統(tǒng)中，主程序是一個(gè)無限循環(huán)，單任務(wù)順序執(zhí)行，通過設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中斷來處理異步事件。這種系統(tǒng)對(duì)于簡單的應(yīng)用是可以的，但對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的、處理任務(wù)較多的應(yīng)用，就會(huì)暴露出實(shí)時(shí)性差、系統(tǒng)可靠性低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。μC/OS-II 是一個(gè)源代碼公開、可移植、可裁剪的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，具有低成本、穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，是專門針對(duì)微處理器和微控制器設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)內(nèi)核，它的內(nèi)核可以做到很小，很適合在單片機(jī)系統(tǒng)上移植。移植了μC/OS-II 的嵌入式系統(tǒng)可以使各個(gè)任務(wù)獨(dú)立工作，互不干涉，很容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)而且無誤執(zhí)行，使實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程大為減化。本文選用飛思卡爾(Freescale)公司的16 位單片機(jī)MC9S12DG128 作為硬件平臺(tái)，針對(duì)MC9S12DG128 的存儲(chǔ)器組織和體系結(jié)構(gòu)，對(duì)μC/OS-II 源代碼作了相應(yīng)的改寫，最終實(shí)現(xiàn)了μC/OS-II 操作系統(tǒng)在MC9S12DG128 上的移植。通過μC/OS-II 在MC9S12DG128 上的移植，可以掌握移植和測試μC/OS-II 的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，同時(shí)也很容易將其移植到其它的CPU 平臺(tái)上。

2 MC9S12DG128 的體系結(jié)構(gòu)(存儲(chǔ)器的組織)

作者認(rèn)為深刻理解MC9S12DG128 微控制器的體系結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器組織是移植成功的一個(gè)關(guān)鍵步驟。MC9S12DG128 是16 位的高性能單片機(jī)，它具有極低的電源功耗和可高達(dá)25MHz?的內(nèi)部總線頻率，片內(nèi)資源包括1KB 的內(nèi)部寄存器、8KB RAM、128KB FLASH、2KBEEPROM。MC9S12DG128 采用普林斯頓總線結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O 端口為統(tǒng)一編址方式，總的尋址空間為64 KB，但DG128 內(nèi)部有128KB Flash，顯然存儲(chǔ)空間超過了S12MCU 可尋址的64KB 空間，因此引入了頁面訪問機(jī)制，S12CPU 在內(nèi)存的$8000～$BFFF 這一段開了一個(gè)窗口，這里有8 個(gè)16KB 的頁面(其中$3E 和$3F 有固定地址)，可以通過頁面寄存器(PPAGE)選擇其中的一頁。對(duì)于64KB 以外的存儲(chǔ)區(qū)，應(yīng)用專用指令CALL 調(diào)用子程序，然后通過RTC 指令返回。

微控制器內(nèi)部不同的存儲(chǔ)器占用不同的存儲(chǔ)空間，也就是說，不同的地址范圍，它們均占據(jù)特定的地址空間，這些存儲(chǔ)器和內(nèi)部集成模塊的地址分配并不是固定不變的，用戶自己可以重新分配，但建不要輕易改動(dòng)默認(rèn)的映射空間，應(yīng)直接采用默認(rèn)地址映射空間。圖1 是MC9S12DGl28 復(fù)位后的內(nèi)存空間分配情況。其中，地址$0000～$03FF 為1KB 寄存器空間; $0000～$1FFF 為8KB RAM(可見7KB);$0000～$07FF 為2KBEEPROM(不可見)。

圖1 MC9S12DGl28 復(fù)位后的內(nèi)存空間分布情況

可以通過設(shè)置INITRG，INITRM，INIteE 寄存器來重新分配各存儲(chǔ)器的位置。這些寄存器只能寫一次，建議在初始化時(shí)分配存儲(chǔ)器的位置。如果映射出現(xiàn)地址重疊時(shí)，S12CPU 內(nèi)部的優(yōu)先級(jí)控制邏輯會(huì)自動(dòng)屏蔽級(jí)別較低的資源，保留級(jí)別最高的資源。寄存器具有最高優(yōu)先級(jí)，與其重疊的RAM 和EEPROM 此時(shí)無效。存儲(chǔ)器的優(yōu)先級(jí)如下表所列。