[摘要]：目前嵌入式系統(tǒng)正在不斷地向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,在實時控制系統(tǒng)中采用嵌入式操作系統(tǒng)已成為當前嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中的一個發(fā)展方向。本文以開發(fā)電能計量電表中應(yīng)用＆#61549；C/OS-II為實例,介紹了將實時嵌入式操作系統(tǒng)＆#61549；C/OS-II移植到目標系統(tǒng)中的方法,分析和研究了在單片機系統(tǒng)中使用嵌入式操作系統(tǒng)的有關(guān)問題?！? [關(guān)鍵詞]：嵌入式操作系統(tǒng)； ＆#61549；mC/OS-II； 內(nèi)核； 實時性； 電能計量電表 1 引言 隨著后PC時代和網(wǎng)絡(luò)以及通信技術(shù)時代的到來,嵌入式操作系統(tǒng)在通信、電子、自動化等領(lǐng)域受已經(jīng)到了越來越多的關(guān)注。因為一個好的嵌入式實時操作系統(tǒng)能夠提高產(chǎn)品的研制效率,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,所以許多生產(chǎn)廠家正在紛紛考慮采用嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)來開發(fā)自己的產(chǎn)品。 實時嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多,大體可分為兩種——商用型及免費型。商用型的實時操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠、有完善技術(shù)支持及售后服務(wù),但其昂貴價格限制了它在為數(shù)眾多的低端低成本的場合的應(yīng)用。并且對這些場合來講,一個包含網(wǎng)絡(luò)協(xié)議核、文件管理,內(nèi)存管理的操作系統(tǒng)實在顯得過于龐大了。它們需要的僅僅是一個穩(wěn)定的包含任務(wù)管理及進程調(diào)度的實時內(nèi)核,對一個 8位或16位單片機的應(yīng)用場合,一個代碼長度不超過10KB,占用系統(tǒng)資源不超過10%象＆#61549；mC/OS-II這樣的實時內(nèi)核是非常適合的。 2 ＆#61549；mC/OS-II 系統(tǒng)簡介 ＆#61549；mC/OS-II 是由Labrose先生編寫的開放式內(nèi)核,具有源碼公開,可移植、可固化、可裁剪,穩(wěn)定性及可靠性高的特點。其內(nèi)核提供任務(wù)調(diào)度與管理、時間管理任務(wù)同步與通信、內(nèi)存管理及中斷服務(wù)等功能,支持64用戶服務(wù)。90%的代碼函數(shù)用標準的ANSI C語言書寫,程序可讀性強、移植性好。適合于小型控制系統(tǒng),具有執(zhí)行效率高,占用空間小,實時性能優(yōu)良,可擴展性強的特點,加之它穩(wěn)定、可靠,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用在航空、醫(yī)療器械、工業(yè)控制等領(lǐng)域,被證明是一個成熟穩(wěn)定的實時內(nèi)核。 3 在AT89C51上運行＆#61549；mC/OS-II 要使用＆#61549；mC/OS-II,首先就必須把這個內(nèi)核成功地移植到使用的CPU上去。下面就給出在電能計量電表所用的AT89C51上移植mC/OS-II過程。＆#61549；mC/OS-II移植的軟件部分要完成以下工作。 3.1 與編譯器有關(guān)的代碼 在不同的處理器中有不同的字長,所以必須定義一系列數(shù)據(jù)類型以確保移植的正確性。在＆#61549；C/OS-II中,不使用C的char、int和long等數(shù)據(jù)類型,這些都是和編譯器相關(guān)的,在AT89C51處理器中,各種數(shù)據(jù)類型定義如下: typedef unsigned char BOOLEAN； typedef unsigned char INT8U； typedef signed char INT8S； typedef unsigned int INT16U； typedf signed int INT16S； typedef unsigned long INT32U； typedef signed long INT32S； typedef float FP32； typedef double FP64； typedef unsigned char OS_STK； ＆#61549； mC/OS-II需要先禁止中斷訪問代碼的臨界區(qū),并且在訪問完畢后重新允許中斷。＆#61549；mC/OS-II定義了兩個宏OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）來禁止和允許中斷。實現(xiàn)方法如下: #define OS_ENTER_CRITICAL（） EA = 0 #define OS_EXIT_CRITICAL（） EA = 1 #define OS_STK_GROWTH 0 #define OS_TASK_SWO 0SCtxSW（） 3.2 4個匯編語言函數(shù) 這部分需要對處理器的寄存器進行操作,所以必須用匯編語言來編寫。＆#61549； mC/OS-II的移植要求用戶編寫4個簡單的匯編語言函數(shù)：OSStarHighRdy（）,OSCtxSw（）,OSIntCtxSw（）,OSTickISR（）。 OSStarHighRdy（）在多任務(wù)系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStar（）中調(diào)用。主要功能是將就緒表中最高優(yōu)先級任務(wù)的棧指針加載到SP中,并強制中斷返回。這樣就緒的最高優(yōu)先級任務(wù)就如同從中斷處理返回到運行態(tài)一樣,使得整個系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)。 OSCtxSw（）在任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù)中調(diào)用。任務(wù)級的切換問題是通過發(fā)軟中斷命令或依靠處理器執(zhí)行陷阱指令來完成的。由于AT89C51沒有軟中斷命令或依靠處理器執(zhí)行陷阱指令,所以用OS_TASK_SW（）直接調(diào)用OSCtxSw（）來完成。 OSIntCtxSw（）通過調(diào)用OSIntCtxSw（）來從ISR中執(zhí)行切換功能。具體完成任務(wù)是調(diào)整堆棧指針,保存當前任務(wù)的SP,載入就緒最高優(yōu)先級任務(wù)的SP,恢復(fù)就緒最高優(yōu)先級任務(wù)的環(huán)境變量,中斷返回,從而完成中斷級任務(wù)切換。 OSTickISR（）是系統(tǒng)時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)函數(shù)。這是一個周期性中斷,為內(nèi)核提供時鐘節(jié)拍,頻率越高系統(tǒng)負荷越重。此外還要編寫6個與操作系統(tǒng)有關(guān)的函數(shù),有關(guān)這些函數(shù)具體功能更詳細的闡述,請參考文獻[1][2]。做完以上工作后,＆#61549；mC/OS-II就可以運行了。 4 在電能計量電度表中應(yīng)用＆#61549；mC/OS-II