μC/OS-II 移植笔记 2（FreeScale 68HCS12 核单片机）

时间：2016-11-20 来源：网络
2.2 OS_CPU_A.S

首先是函数和全局变量的声明。


  1. ;***************************************************************************
  2. ;PUBLICDECLARATIONS
  3. ;***************************************************************************
  4. xdefOSCPUSaveSR
  5. xdefOSCPURestoreSR
  6. xdefOSStartHighRdy
  7. xdefOSCtxSw
  8. xdefOSIntCtxSw
  9. xdefOSTickISR
  11. ;***************************************************************************
  12. ;EXTERNALDECLARATIONS
  13. ;***************************************************************************
  14. xrefOSIntExit
  15. xrefOSIntNesting
  16. xrefOSPrioCur
  17. xrefOSPrioHighRdy
  18. xrefOSRunning
  19. xrefOSTaskSwHook
  20. xrefOSTCBCur
  21. xrefOSTCBHighRdy
  22. xrefOSTimeTick


然后是临界区的相关代码。


  1. OSCPUSaveSR:
  2. tfrccr,b;Itsassumedthat8-bitreturnvalueisinregisterB
  3. sei;Disableinterrupts
  4. rts;ReturntocallerwithBcontainingthepreviousCCR
  6. OSCPURestoreSR:
  7. tfrb,ccr;BcontainstheCCRvaluetorestore,movetoCCR
  8. rts


下面的代码是重点部分，首先是 OSStartHighRdy 函数，虽然这个函数只在 OSStart 函数中被调用一次，在之后的程序生命周期中就再也用不到了，但这次调用至关重要，决定了用户任务是否能被调度起来。因此代码中给出的注释尽可能的详细，我想看过注释后就不需要我解释什么了。

  1. ;***********************************************************************
  2. ;STARTHIGHESTPRIORITYTASKREADY-TO-RUN
  3. ;
  4. ;Description:ThisfunctioniscalledbyOSStart()tostart
  5. ;thehighestprioritytaskthatwascreatedbyyour
  6. ;applicationbeforecallingOSStart().
  7. ;
  8. ;Arguments:none
  9. ;
  10. ;Note(s):1)Thestackframeisassumedtolookasfollows:
  11. ;
  12. ;OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr+0CCR
  13. ;+1B
  14. ;+2A
  15. ;+3X(H)
  16. ;+4X(L)
  17. ;+5Y(H)
  18. ;+6Y(L)
  19. ;+7PC(H)
  20. ;+8PC(L)
  21. ;
  22. ;2)OSStartHighRdy()MUST:
  23. ;a)CallOSTaskSwHook()then,
  24. ;b)SetOSRunningtoTRUE,
  25. ;c)Switchtothehighestprioritytaskbyloading
  26. ;thestackpointerofthehighestprioritytask
  27. ;intotheSPregisterandexecutean
  28. ;RTIinstruction.
  29. ;************************************************************************
  30. OSStartHighRdy:
  31. jsrOSTaskSwHook;4~,调用OSTaskSwHook
  33. ldab#$01;2~,OSRunning=1
  34. stabOSRunning;4~
  36. ldxOSTCBHighRdy;3~,将OSTCBHighRdy的地址放到寄存器X
  37. lds0,x;3~,将OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr放到SP
  38. nop
  39. rti;4~,Runtask


其实上面的代码也可以放到OS_CPU_C.C 中，下面是个示例：

  1. #pragmaCODE_SEGNON_BANKED
  2. #pragmaTRAP_PROCSAVE_NO_REGS
  3. voidOSStartHighRdy(void)
  4. {
  5. __asmjsrOSTaskSwHook;//OSTaskSwHook();
  6. __asmldab#$01;
  7. __asmstabOSRunning;//OSRunning=TRUE;
  8. __asm
  9. {
  10. ldxOSTCBHighRdy
  11. lds0,x
  12. nop
  13. }
  14. }


上面代码中 #pragma TRAP_PROC SAVE_NO_REGS 表示这是个中断处理函数，编译器不为之保存任何寄存器内容。 虽然 OSStartHighRdy 并不是个真正的中断处理函数，但它模拟却模拟了中断处理函数的行为，函数结束时调用 rti 而不是 rts 命令。

下面是任务切换的代码，注释已经足够的详细了，如果有不明白的地方建议将 Jean J.Labrosse 的书再仔细读读。

  1. OSCtxSw:
  2. ldyOSTCBCur;3~,OSTCBCur->OSTCBStkPtr=StackPointer
  3. sts0,y
  4. OSIntCtxSw:
  5. jsrOSTaskSwHook;4~,Callusertaskswitchhook
  6. ldxOSTCBHighRdy;3~,OSTCBCur=OSTCBHighRdy
  7. stxOSTCBCur
  8. ldabOSPrioHighRdy;3~,OSPrioCur=OSPrioHighRdy
  9. stabOSPrioCur
  10. lds0,x;3~,LoadSPinto68HC12
  11. nop
  12. rti;8~,Runtask


可以看到，上面两个函数公用了大部分的函数体。上面的代码也可以直接写到 OS_CPU_C.C 中，不过写成 C 函数后就不能公用函数体了。

最后一部分是时钟中断程序，我使用RTI中断作为周期性时钟源。

  1. OSTickISR:
  2. incOSIntNesting;4~,NotifyuC/OS-IIaboutISR
  3. ldabOSIntNesting;4~,if(OSIntNesting==1){
  4. cmpb#$01
  5. bneOSTickISR1
  6. ldyOSTCBCur;OSTCBCur->OSTCBStkPtr=StackPointer
  7. sts0,y;}
  8. OSTickISR1:
  9. BSET$37,#128;CRGFLG_RTIF=1,这句是反汇编出来的，应该没错
  10. jsrOSTimeTick
  11. jsrOSIntExit;6~+,NotifyuC/OS-IIaboutendofISR
  12. rti;12~,Returnfrominterrupt,nohigherprioritytasksready.


中断程序的大部分代码都比较简答，只有下面这句我下了番功夫才写出来：
BSET $37, #128
与这行代码功能相同的 C 代码是：CRGFLG_RTIF = 1
我将 C代码直接生成汇编代码的结果是：BSET _CRGFLG,#128
可是直接拿到汇编文件中却无法编译，提示说 _CRGFLG 没有定义。一番查找才确定了_CRGFLG = 0x37。

2.3 OS_CPU_C.C
由于大部分的移植代码都放到了汇编文件中，OS_CPU_C.C 中的工作就很少了。OS_CPU_C.C 最重要的工作是 OSTaskStkInit 函数，并且网上流传的大多数 68HC12 内核的移植代码的这部分都或多或少的有问题。下面先给出我的代码：


  1. OS_STK*OSTaskStkInit(void(*task)(void*pd),void*p_arg,OS_STK*ptos,INT16Uopt)
  2. {
  3. INT16U*wstk;
  4. INT8U*bstk;
  6. (void)opt;/*optisnotused,preventwarning*/
  7. ptos--;/*需要这么调整一下栈顶地址，否则存的第一个int16的低Byte会溢出堆栈*/
  8. wstk=(INT16U*)ptos;/*Loadstackpointer*/
  9. *wstk--=(INT16U)task;/*Returnaddress.Format:PCH:PCL*/
  10. *wstk--=(INT16U)task;/*Returnaddress.Format:PCH:PCL*/
  11. *wstk--=(INT16U)0x2222;/*YRegister*/
  12. *wstk--=(INT16U)0x1111;/*XRegister*/
  13. *wstk=(INT16U)p_arg;/*Simulatecalltofunctionwithargument(InDRegister)*/
  14. bstk=(INT8U*)wstk;/*ConvertWORDptrtoBYTEptrtosetCCR*/
  15. bstk--;
  16. *bstk=(0xC0);/*CCRRegister(DisableSTOPinstructionandXIRQ)*/
  17. return((OS_STK*)bstk);/*Returnpointertonewtop-of-stack*/
  18. }


其中有几点需要特别注意：
（1）68HC12 内核与 68HC11 内核一个大的区别就是 SP 指向的是实栈顶。老的68HC11的移植代码都是 *--wstk = XXXX。移植到68HC12 内核就要改为*wstk-- = XXXX。否则会浪费掉堆栈的前两个字节。
（2）先要执行 ptos--;否则第一个双字节会有一半溢出堆栈空间。
（3）任务的参数传递是通过寄存器 D 的，而不是堆栈。网上代码多数是：

[cpp]view plaincopy
  1. *wstk--=(INT16U)p_arg;
  2. *wstk--=(INT16U)task;


这样参数是传递不进来的，只有像我的代码中这样写才是正确的。
（4）代码中 *wstk-- = (INT16U)task; 重复了两遍，千万别以为这是我的笔误。堆栈中先存的(INT16U)task实际上是 task 函数的返回地址。虽然 μC/OS-II 要求任务不能返回，但是作为 C 语言的调用约定，在调用一个 C 函数之前要将 C 函数的返回地址先入栈。因此我将 task 的地址重复了两次，实际上第一的地址是什么都不重要，因为程序运行中觉得不会用到。甚至不要这行也行，还能节省堆栈中两个字节的空间。不过我还是选择了保留这行，使其看起来更加符合 C 语言的调用规范。

除此之外，OS_CPU_C.C 还包括一系列的 Hook 函数：

  1. #ifOS_CPU_HOOKS_EN>0&&OS_VERSION>203
  3. voidOSInitHookBegin(void)
  4. {
  5. #ifOS_TMR_EN>0
  6. OSTmrCtr=0;
  7. #endif
  8. }
  10. voidOSInitHookEnd(void)
  11. {
  12. }
  14. #endif
  17. #ifOS_CPU_HOOKS_EN>0
  19. voidOSTaskCreateHook(OS_TCB*ptcb)
  20. {
  21. #ifOS_APP_HOOKS_EN>0
  22. App_TaskCreateHook(ptcb);
  23. #else
  24. (void)ptcb;
  25. #endif
  26. }
  28. voidOSTaskDelHook(OS_TCB*ptcb)
  29. {
  30. #ifOS_APP_HOOKS_EN>0
  31. App_TaskDelHook(ptcb);
  32. #else
  33. (void)ptcb;
  34. #endif
  35. }
  38. voidOSTaskStatHook(void)
  39. {
  40. #ifOS_APP_HOOKS_EN>0
  41. App_TaskStatHook();
  42. #endif
  43. }
  45. voidOSTaskSwHook(void)
  46. {
  47. #ifOS_APP_HOOKS_EN>0
  48. App_TaskSwHook();
  49. #endif
  50. }
  52. #endif
  55. #ifOS_CPU_HOOKS_EN>0&&OS_VERSION>=251
  56. voidOSTaskIdleHook(void)
  57. {
  58. #ifOS_APP_HOOKS_EN>0
  59. App_TaskIdleHook();
  60. #endif
  61. }
  62. #endif
  64. #ifOS_CPU_HOOKS_EN>0&&OS_VERSION>203
  65. voidOSTCBInitHook(OS_TCB*ptcb)
  66. {
  67. #ifOS_APP_HOOKS_EN>0
  68. App_TCBInitHook(ptcb);
  69. #else
  70. (void)ptcb;/*Preventcompilerwarning*/
  71. #endif
  72. }
  73. #endif
  75. #ifOS_CPU_HOOKS_EN>0
  76. voidOSTimeTickHook(void)
  77. {
  78. #ifOS_APP_HOOKS_EN>0
  79. App_TimeTickHook();
  80. #endif
  82. #ifOS_TMR_EN>0
  83. OSTmrCtr++;
  84. if(OSTmrCtr>=(OS_TICKS_PER_SEC/OS_TMR_CFG_TICKS_PER_SEC))
  85. {
  86. OSTmrCtr=0;
  87. OSTmrSignal();
  88. }
  89. #endif
  90. }
  91. #endif


代码中 OS_APP_HOOKS_EN 和 OS_TMR_EN 在v2.52 版本中还没出现，我在这里这样写是为了移植到后面版本时更轻松。

至此，移植代码就基本完成了。不过这样还不能运行，因为两个中断处理函数（OSCtxSw和OSTickISR）还没有和对应的中断产生关联。将这二者关联起来的方法有几种，比如直接在 PRM 文件中制定，我用了种比较笨的办法，从网上找了个 vector.c 文件，虽然看起来不是很优雅，但确实是正确的代码。


  1. /*******************************************************************
  2. *
  3. *FreescaleMC9S12DP256ISRVectorDefinitions
  4. *
  5. *FileName:vectors.c
  6. *Version:1.0
  7. *Date:Jun/22/2004
  8. *Programmer:EricShufro
  9. ********************************************************************/
  11. /********************************************************************
  12. *EXTERNALISRFUNCTIONPROTOTYPES
  13. *********************************************************************/
  15. externvoidnear_Startup(void);/*StartupRoutine.*/
  16. externvoidnearOSTickISR(void);/*OSTimeTickRoutine.*/
  17. externvoidnearOSCtxSw(void);/*OSContectSwitchRoutine.*/
  18. externvoidnearSCI1_ISR(void);/*SCI1Routine.*/
  19. externvoidnearSCI0_ISR(void);/*SCI0Routine.*/
  22. /*
  23. ************************************************************************
  24. *DUMMYINTERRUPTSERVICEROUTINES
  25. *
  26. *Description:Whenaspuriousinterruptoccurs,theprocessorwill
  27. *jumptothededicateddefaulthandlerandstaythere
  28. *sothatthesourceinterruptmaybeidentifiedand
  29. *debugged.
  30. *
  31. *Notes:DoNotModify
  32. ************************************************************************
  33. */
  35. #pragmaCODE_SEG__NEAR_SEGNON_BANKED
  36. __interruptvoidsoftware_trap64(void){for(;;);}
  37. __interruptvoidsoftware_trap63(void){for(;;);}
  38. __interruptvoidsoftware_trap62(void){for(;;);}
  39. __interruptvoidsoftware_trap61(void){for(;;);}
  40. __interruptvoidsoftware_trap60(void){for(;;);}
  41. __interruptvoidsoftware_trap59(void){for(;;);}
  42. __interruptvoidsoftware_trap58(void){for(;;);}
  43. __interruptvoidsoftware_trap57(void){for(;;);}
  44. __interruptvoidsoftware_trap56(void){for(;;);}
  45. __interruptvoidsoftware_trap55(void){for(;;);}
  46. __interruptvoidsoftware_trap54(void){for(;;);}
  47. __interruptvoidsoftware_trap53(void){for(;;);}
  48. __interruptvoidsoftware_trap52(void){for(;;);}
  49. __interruptvoidsoftware_trap51(void){for(;;);}
  50. __interruptvoidsoftware_trap50(void){for(;;);}
  51. __interruptvoidsoftware_trap49(void){for(;;);}
  52. __interruptvoidsoftware_trap48(void){for(;;);}
  53. __interruptvoidsoftware_trap47(void){for(;;);}
  54. __interruptvoidsoftware_trap46(void){for(;;);}
  55. __interruptvoidsoftware_trap45(void){for(;;);}
  56. __interruptvoidsoftware_trap44(void){for(;;);}
  57. __interruptvoidsoftware_trap43(void){for(;;);}
  58. __interruptvoidsoftware_trap42(void){for(;;);}
  59. __interruptvoidsoftware_trap41(void){for(;;);}
  60. __interruptvoidsoftware_trap40(void){for(;;);}
  61. __interruptvoidsoftware_trap39(void){for(;;);}
  62. __interruptvoidsoftware_trap38(void){for(;;);}
  63. __interruptvoidsoftware_trap37(void){for(;;);}
  64. __interruptvoidsoftware_trap36(void){for(;;);}
  65. __interruptvoidsoftware_trap35(void){for(;;);}
  66. __interruptvoidsoftware_trap34(void){for(;;);}
  67. __interruptvoidsoftware_trap33(void){for(;;);}
  68. __interruptvoidsoftware_trap32(void){for(;;);}
  69. __interruptvoidsoftware_trap31(void){for(;;);}
  70. __interruptvoidsoftware_trap30(void){for(;;);}
  71. __interruptvoidsoftware_trap29(void){for(;;);}
  72. __interruptvoidsoftware_trap28(void){for(;;);}
  73. __interruptvoidsoftware_trap27(void){for(;;);}
  74. __interruptvoidsoftware_trap26(void){for(;;);}
  75. __interruptvoidsoftware_trap25(void){for(;;);}
  76. __interruptvoidsoftware_trap24(void){for(;;);}
  77. __interruptvoidsoftware_trap23(void){for(;;);}
  78. __interruptvoidsoftware_trap22(void){for(;;);}
  79. __interruptvoidsoftware_trap21(void){for(;;);}
  80. __interruptvoidsoftware_trap20(void){for(;;);}
  81. __interruptvoidsoftware_trap19(void){for(;;);}
  82. __interruptvoidsoftware_trap18(void){for(;;);}
  83. __interruptvoidsoftware_trap17(void){for(;;);}
  84. __interruptvoidsoftware_trap16(void){for(;;);}
  85. __interruptvoidsoftware_trap15(void){for(;;);}
  86. __interruptvoidsoftware_trap14(void){for(;;);}
  87. __interruptvoidsoftware_trap13(void){for(;;);}
  88. __interruptvoidsoftware_trap12(void){for(;;);}
  89. __interruptvoidsoftware_trap11(void){for(;;);}
  90. __interruptvoidsoftware_trap10(void){for(;;);}
  91. __interruptvoidsoftware_trap09(void){for(;;);}
  92. __interruptvoidsoftware_trap08(void){for(;;);}
  93. __interruptvoidsoftware_trap07(void){for(;;);}
  94. __interruptvoidsoftware_trap06(void){for(;;);}
  95. __interruptvoidsoftware_trap05(void){for(;;);}
  96. __interruptvoidsoftware_trap04(void){for(;;);}
  97. __interruptvoidsoftware_trap03(void){for(;;);}
  98. __interruptvoidsoftware_trap02(void){for(;;);}
  99. __interruptvoidsoftware_trap01(void){for(;;);}
  100. #pragmaCODE_SEGDEFAULT
  103. /***********************************************************************
  104. *INTERRUPTVECTORS
  105. ***********************************************************************/
  107. typedefvoid(*neartIsrFunc)(void);
  108. consttIsrFunc_vect[]@0xFF80={/*Interrupttable*/
  109. software_trap63,/*63RESERVED*/
  110. software_trap62,/*62RESERVED*/
  111. software_trap61,/*61RESERVED*/
  112. software_trap60,/*60RESERVED*/
  113. software_trap59,/*59RESERVED*/
  114. software_trap58,/*58RESERVED*/
  115. software_trap57,/*57PWMEmergencyShutdown*/
  116. software_trap56,/*56PortPInterrupt*/
  117. software_trap55,/*55CAN4transmit*/
  118. software_trap54,/*54CAN4receive*/
  119. software_trap53,/*53CAN4errors*/
  120. software_trap52,/*52CAN4wake-up*/
  121. software_trap51,/*51CAN3transmit*/
  122. software_trap50,/*50CAN3receive*/
  123. software_trap49,/*49CAN3errors*/
  124. software_trap48,/*48CAN3wake-up*/
  125. software_trap47,/*47CAN2transmit*/
  126. software_trap46,/*46CAN2receive*/
  127. software_trap45,/*45CAN2errors*/
  128. software_trap44,/*44CAN2wake-up*/
  129. software_trap43,/*43CAN1transmit*/
  130. software_trap42,/*42CAN1receive*/
  131. software_trap41,/*41CAN1errors*/
  132. software_trap40,/*40CAN1wake-up*/
  133. software_trap39,/*39CAN0transmit*/
  134. software_trap38,/*38CAN0receive*/
  135. software_trap37,/*37CAN0errors*/
  136. software_trap36,/*36CAN0wake-up*/
  137. software_trap35,/*35FLASH*/
  138. software_trap34,/*34EEPROM*/
  139. software_trap33,/*33SPI2*/
  140. software_trap32,/*32SPI1*/
  141. software_trap31,/*31IICBus*/
  142. software_trap30,/*30BDLC*/
  143. software_trap29,/*29CRGSelfClockMode*/
  144. software_trap28,/*28CRGPLLlock*/
  145. software_trap27,/*27PulseAccumulatorBOverflow*/
  146. software_trap26,/*26ModulusDownCounterunderflow*/
  147. software_trap25,/*25PortH*/
  148. software_trap24,/*24PortJ*/
  149. software_trap23,/*23ATD1*/
  150. software_trap22,/*22ATD0*/
  151. SCI1_ISR,/*21SC11*/
  152. SCI0_ISR,/*20SCI0*/
  153. software_trap19,/*19SPI0*/
  154. software_trap18,/*18Pulseaccumulatorinputedge*/
  155. software_trap17,/*17PulseaccumulatorAoverflow*/
  156. software_trap16,/*16EnhancedCaptureTimerOverflow*/
  157. software_trap15,/*15EnhancedCaptureTimerchannel7*/
  158. software_trap14,/*14EnhancedCaptureTimerchannel6*/
  159. software_trap13,/*13EnhancedCaptureTimerchannel5*/
  160. software_trap12,/*12EnhancedCaptureTimerchannel4*/
  161. software_trap11,/*11EnhancedCaptureTimerchannel3*/
  162. software_trap10,/*10EnhancedCaptureTimerchannel2*/
  163. software_trap09,/*09EnhancedCaptureTimerchannel1*/
  164. software_trap08,/*08EnhancedCaptureTimerchannel0*/
  165. OSTickISR,/*07RealTimeInterrupt*/
  166. software_trap06,/*06IRQ*/
  167. software_trap05,/*05XIRQ*/
  168. OSCtxSw,/*04SWI-BreakpointonHCS12SerialMon.*/
  169. software_trap03,/*03Unimplementedinstructiontrap*/
  170. software_trap02,/*02COPfailurereset*/
  171. software_trap01//,/*01Clockmonitorfailreset*/
  172. //_Startup/*00Resetvector*/
  173. };



后记:
当我完成全部移植工作并测试通过后，我又重新审视了一遍整个移植过程，发现走了许多弯路。这些弯路基本都是因为我对C编译器的特性，尤其是内联汇编的处理不熟悉造成的。比如中断处理函数，其实可以直接写到 OS_CPU_C.C 中。就可以省略了 vector.c 文件了。其实我一开始也是这样做的，但是最初的中断处理函数混合了C 语句和汇编语句，产生了各种莫名奇妙的错误。比如下面的RTI中断处理函数代码：


  1. interruptVectorNumber_VrtivoidOSTickISR(void)
  2. {
  3. OSIntNesting++;//4~,NotifyuC/OS-IIaboutISR
  4. if(OSIntNesting==1)
  5. {
  6. __asm
  7. {
  8. ldxOSTCBCur//3~,OSTCBCur->OSTCBStkPtr=StackPointer
  9. sts0,x//3~,}
  10. }
  11. }
  12. CRGFLG_RTIF=1;//clearinterruptflag.
  13. OSTimeTick();//6~+,CalluC/OS-IIstickupdatingfunction
  14. OSIntExit();//6~+,NotifyuC/OS-IIaboutendofISR
  15. }


对比后来的汇编代码，其实已经离成功很近了，只要将其中的C 语句全部用汇编写成来大功告成了：


  1. interruptVectorNumber_VrtivoidOSTickISR(void)
  2. {
  3. __asm
  4. {
  5. incOSIntNesting
  6. ldabOSIntNesting
  7. cmpb#$01
  8. bneOSTickISR1
  9. ldxOSTCBCur
  10. sts0,x
  11. OSTickISR1:
  12. BSET_CRGFLG,#128
  13. jsrOSTimeTick
  14. jsrOSIntExit
  15. }
  16. }


其他的代码也一样，都这样改写后就完全不需要 vector.c 文件了。但这里还是将这些本可以省略掉的代码保留下来了，是想记录下一条真实的探索路程。

关键词：μCOS-II移植笔记68HCS12核单片

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