STM32移植ucos问题

http://www.stmcu.org/module/forum/thread-384142-1-1.html

移植详解1和2中主要讲了移植需要用到的基础知识，本文则对具体的移植过程进行介绍。
    首先从micrium网站上下载官方移植版本（编译器使用ARM/Keil的，V2.86版本，V2.85有问题）。
    下载地址：http://micrium.com/page/downloads/ports/st/stm32
    解压缩后得到如下文件夹和文件:
    Micrium\
       AppNotes
       Licensing
       Software
       ReadMe.pdf
    AppNotes包含ucosii移植说明文件。这两个文件中我们仅需关心Micrium\AppNotes\AN1xxx-RTOS\AN1018-uCOS-II-Cortex-M3\AN-1018.pdf。因为这个文件对ucosii在CM3内核移植过程中需要修改的代码进行了说明。
   Licensing包含ucosii使用许可证。
   Software下有好几个文件夹，在本文的移植中仅需关心uCOS-II即可。
       CPU: stm32标准外设库
       EvalBoards: micrium官方评估板相关代码
       uc-CPU: 基于micrium官方评估板的ucosii移植代码
       uC-LCD：micrium官方评估板LCD驱动代码
       uc-LIB: micrium官方的一个库代码
       uCOS-II: ucosii源代码
       uC-Probe: 和uC-Probe相关代码
   ReadMe.pdf就不说了。
    好了，官方的东西介绍完了，该我们自己建立工程着手移植了。关于建立工程，并使用stm32标准外设库在我之前的文章《stm32标准外设库使用详解》已有介绍，这里请大家下载其中模板代码（http://download.csdn.net/source/3448543），本文的移植是基于这个工程的。
    建立文件夹template\src\ucosii, template\src\ucosii\src, template\src\ucosii\port；
    把Micrium\Software\uCOS-II\Source下的文件拷贝至template\src\ucosii\src；
    把Micrium\Software\uCOS-II\Ports\ARM-Cortex-M3\Generic\RealView下的文件拷贝至
template\src\ucosii\port；
   ucosii\src下的代码是ucosii中无需修改部分，ucosii\port下的代码是移植时需要修改的。为防止对源码的误改动造成移植失败，可以把ucosii\src下的代码文件设为只读。
   这里根据AN-1018.pdf和移植详解1、2中介绍的移植基础知识，对ucosii\port下的代码解释一下。
os_cpu.h
#ifdef   OS_CPU_GLOBALS
#define  OS_CPU_EXT
#else
#define  OS_CPU_EXT  extern
#endif
typedef unsigned char BOOLEAN;
typedef unsigned char INT8U;
typedef signed char INT8S;
typedef unsigned short INT16U;
typedef signed short INT16S;
typedef unsigned int INT32U;
typedef signed int INT32S;
typedef float FP32;
typedef double FP64;
就不解释了。
typedef unsigned int OS_STK;
typedef unsigned int OS_CPU_SR;
   因为CM3是32位宽的，所以OS_STK（堆栈的数据类型）被类型重定义为unsigned int。
   因为CM3的状态寄存器（xPSR）是32位宽的，因此OS_CPU_SR被类型重定义为unsigned int。OS_CPU_SR是在OS_CRITICAL_METHOD方法3中保存cpu状态寄存器用的。在CM3中，移植OS_ENTER_CRITICAL()，OS_EXIT_CRITICAL()选方法3是最合适的。
#define  OS_CRITICAL_METHOD   3
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3
#define  OS_ENTER_CRITICAL()  {cpu_sr = OS_CPU_SR_Save();}
#define  OS_EXIT_CRITICAL()   {OS_CPU_SR_Restore(cpu_sr);}
#endif
   具体定义宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()，其中OS_CPU_SR_Save()和OS_CPU_SR_Restore()是用汇编代码写的，代码在os_cpu_a.asm中，到时再解释。
#define  OS_STK_GROWTH        1
   CM3中，栈是由高地址向低地址增长的，因此OS_STK_GROWTH定义为1。
#define OS_TASK_SW() OSCtxSw()
   定义任务切换宏，OSCtxSw()是用汇编代码写的，代码在os_cpu_a.asm中，到时再解释。
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3                       
OS_CPU_SR  OS_CPU_SR_Save(void);
void       OS_CPU_SR_Restore(OS_CPU_SR cpu_sr);
#endif
void       OSCtxSw(void);
void       OSIntCtxSw(void);
void       OSStartHighRdy(void);
void       OS_CPU_PendSVHandler(void);
 
void       OS_CPU_SysTickHandler(void);
void       OS_CPU_SysTickInit(void);
INT32U     OS_CPU_SysTickClkFreq(void);
    申明几个函数，这里要注意最后三个函数需要注释掉，为什么呢？
    OS_CPU_SysTickHandler()定义在os_cpu_c.c中，是SysTick中断的中断处理函数，而stm32f10x_it.c，中已经有该中断函数的定义SysTick_Handler()，这里也就不需要了，是不是很奇怪官方移植版为什么会这样弄吧，后面我会解释的。
    OS_CPU_SysTickInit()定义在os_cpu_c.c中，用于初始化SysTick定时器，它依赖于OS_CPU_SysTickClkFreq()，而此函数我们自己会实现，所以注释掉。
    OS_CPU_SysTickClkFreq()定义在BSP.C (Micrium\Software\EvalBoards)中，而本文移植中并未用到BSP.C，后面我们会自己实现，因此可以把它注释掉。
os_cpu_c.c
    ucosii移植时需要我们写10个相当简单的C函数。
    OSInitHookBegin()
    OSInitHookEnd()
    OSTaskCreateHook()
    OSTaskDelHook()
    OSTaskIdleHook()
    OSTaskStatHook()
    OSTaskStkInit()
    OSTaskSwHook()
    OSTCBInitHook()
    OSTimeTickHook()
    这些函数除了OSTaskStkInit()，都是一些hook函数。这些hook函数如果不使能的话，都不会用上，也都比较简单，看看就应该明白了，所以就不介绍。
    下面就说一说OSTaskStkInit()。说之前还是得先说一下任务切换，因为初始化任务堆栈，是为任务切换服务的。代码在正常运行时，一行一行往下执行，怎么才能跑到另一个任务（即函数）执行呢？首先大家可以回想一下中断过程，当中断发生时，原来函数执行的地方（程序计数器PC、处理器状态寄存器及所有通用寄存器，即当前代码的现场）被保存到栈里面去了，然后开始取中断向量，跑到中断函数里面执行。执行完了呢，想回到原来函数执行的地方，该怎么办呢，只要把栈中保存的原来函数执行的信息恢复即可（把栈中保存的代码现场重新赋给cpu的各个寄存器），一切就都回去了，好像什么事都没发生一样。这个过程大家应该都比较熟悉，任务切换和这有什么关系，试想一下，如果有3个函数foo1(), foo2(), foo3()像是刚被中断，现场保存到栈里面去了，而中断返回时做点手脚（调度程序的作用），想回哪个回哪个，是不是就做了函数（任务）切换了。看到这里应该有点明白OSTaskStkInit()的作用了吧，它被任务创建函数调用，所以要在开始时，在栈中作出该任务好像刚被中断一样的假象。（关于任务切换的原理邵老师书中的3.06节有介绍）。
    那么中断后栈中是个什么情形呢，中9.1.1有介绍，xPSR，PC，LR，R12，R3-R0被自动保存到栈中的，R11-R4如果需要保存，只能手工保存。因此OSTaskStkInit()的工作就是在任务自己的栈中保存cpu的所有寄存器。这些值里R1-R12都没什么意义，这里用相应的数字代号（如R1用0x01010101）主要是方便调试。
    其他几个：
    xPSR = 0x01000000L，xPSR T位（第24位）置1，否则第一次执行任务时Fault，
    PC肯定得指向任务入口，
    R14 = 0xFFFFFFFEL，最低4位为E，是一个非法值，主要目的是不让使用R14，即任务是不能返回的。
    R0用于传递任务函数的参数，因此等于p_arg。  
OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT16U opt)
{
    OS_STK *stk;

    (void)opt;                        /* 'opt' is not used, prevent warning */
    stk       = ptos;                 /* Load stack pointer                 */
    /* Registers stacked as if auto-saved on exception */
    *(stk)    = (INT32U)0x01000000L;  /* xPSR        */
    *(--stk)  = (INT32U)task;         /* Entry Point */
    /* R14 (LR) (init value will cause fault if ever used)*/
    *(--stk)  = (INT32U)0xFFFFFFFEL; 
    *(--stk)  = (INT32U)0x12121212L;  /* R12 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x03030303L;  /* R3  */
    *(--stk)  = (INT32U)0x02020202L;  /* R2  */
    *(--stk)  = (INT32U)0x01010101L;  /* R1  */
    *(--stk)  = (INT32U)p_arg;        /* R0 : argument  */
    /* Remaining registers saved on process stack */
    *(--stk)  = (INT32U)0x11111111L;  /* R11 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x10101010L;  /* R10 */
    *(--stk)  = (INT32U)0x09090909L;  /* R9  */
    *(--stk)  = (INT32U)0x08080808L;  /* R8  */
    *(--stk)  = (INT32U)0x07070707L;  /* R7  */
    *(--stk)  = (INT32U)0x06060606L;  /* R6  */
    *(--stk)  = (INT32U)0x05050505L;  /* R5  */
    *(--stk)  = (INT32U)0x04040404L;  /* R4  */
    return (stk);
}
把OS_CPU_SysTickHandler(), OS_CPU_SysTickInit()注释掉。
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL    (*((volatile INT32U *)0xE000E010))
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_RELOAD  (*((volatile INT32U *)0xE000E014))
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CURRENT (*((volatile INT32U *)0xE000E018))
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CAL     (*((volatile INT32U *)0xE000E01C))
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_COUNT                    0x00010000  
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC                  0x00000004  
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_INTEN                    0x00000002  
#define  OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_ENABLE                   0x00000001 
把上面这些宏定义也注释掉，因为它们都用于OS_CPU_SysTickHandler(), OS_CPU_SysTickInit()。
os_cpu_a.asm
这个文件包含着必须用汇编写的代码。
    EXTERN  OSRunning    ; External references
    EXTERN  OSPrioCur
    EXTERN  OSPrioHighRdy
    EXTERN  OSTCBCur
    EXTERN  OSTCBHighRdy
    EXTERN  OSIntNesting
    EXTERN  OSIntExit
    EXTERN  OSTaskSwHook
    申明这些变量是在其他文件定义的，本文件只做引用（有几个好像并未引用，不过没有关系）。
    EXPORT  OS_CPU_SR_Save   ; Functions declared in this file
    EXPORT  OS_CPU_SR_Restore
    EXPORT  OSStartHighRdy
    EXPORT  OSCtxSw
    EXPORT  OSIntCtxSw
    EXPORT  OS_CPU_PendSVHandler
    申明这些函数是在本文件中定义的。
NVIC_INT_CTRL   EQU     0xE000ED04   ;中断控制及状态寄存器ICSR的地址
NVIC_SYSPRI14   EQU     0xE000ED22   endSV优先级寄存器的地址
NVIC_PENDSV_PRI EQU           0xFF   endSV中断的优先级为255（最低）
NVIC_PENDSVSET  EQU     0x10000000   ;位28为1
    定义几个常量，类似C语言中的#define预处理指令。
OS_CPU_SR_Save
    MRS     R0, PRIMASK   ;读取PRIMASK到R0中，R0为返回值
    CPSID   I             RIMASK=1，关中断（NMI和硬fault可以响应）
    BX      LR            ;返回
OS_CPU_SR_Restore
    MSR     PRIMASK, R0   ;读取R0到PRIMASK中，R0为参数
    BX      LR            ;返回
OSStartHighRdy()由OSStart()调用，用来启动最高优先级任务，当然任务必须在OSStart()前已被创建。
OSStartHighRdy
    ;设置PendSV中断的优先级 #1
    LDR     R0, =NVIC_SYSPRI14    ;R0 = NVIC_SYSPRI14
    LDR     R1, =NVIC_PENDSV_PRI  ;R1 = NVIC_PENDSV_PRI
    STRB    R1, [R0]              ;*(uint8_t *)NVIC_SYSPRI14 = NVIC_PENDSV_PRI
    ;设置PSP为0 #2
    MOVS    R0, #0                ;R0 = 0
    MSR     PSP, R0               SP = R0
    ;设置OSRunning为TRUE
    LDR     R0, =OSRunning        ;R0 = OSRunning
    MOVS    R1, #1                ;R1 = 1
    STRB    R1, [R0]              ;OSRunning = 1
 
    ;触发PendSV中断 #3
    LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL    ;R0 = NVIC_INT_CTRL
    LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET   ;R1 = NVIC_PENDSVSET
    STR     R1, [R0]              ;*(uint32_t *)NVIC_INT_CTRL = NVIC_PENDSVSET
    CPSIE   I                     ;开中断                 
OSStartHang                       ;死循环，应该不会到这里
    B       OSStartHang
#1.PendSV中断的优先级应该为最低优先级，原因在的7.6节已有说明。
#2.PSP设置为0，是告诉具体的任务切换程序（OS_CPU_PendSVHandler()），这是第一次任务切换。做过切换后PSP就不会为0了，后面会看到。
#3.往中断控制及状态寄存器ICSR(0xE000ED04)第28位写1即可产生PendSV中断。这个8.4.5 其它异常的配置寄存器有说明。
    当一个任务放弃cpu的使用权，就会调用OS_TASK_SW()宏，而OS_TASK_SW()就是OSCtxSw()。OSCtxSw()应该做任务切换。但是在CM3中，所有任务切换都被放到PendSV的中断处理函数中去做了，因此OSCtxSw()只需简单的触发PendSV中断即可。OS_TASK_SW()是由OS_Sched()调用。
void  OS_Sched (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0;
#endif

    OS_ENTER_CRITICAL();
    if (OSIntNesting == 0) {
        if (OSLockNesting == 0) {
            OS_SchedNew();
            if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) {
                OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];
#if OS_TASK_PROFILE_EN > 0
                OSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++;
#endif
                OSCtxSwCtr++;
                OS_TASK_SW();    /* 触发PendSV中断 */
            }
        }
    }
    /* 一旦开中断，PendSV中断函数会执行（当然要等更高优先级中断处理完） */
    OS_EXIT_CRITICAL(); 
}
OSCtxSw
    ;触发PendSV中断
    LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL    ;R0 = NVIC_INT_CTRL
    LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET   ;R1 = NVIC_PENDSVSET
    STR     R1, [R0]              ;*(uint32_t *)NVIC_INT_CTRL = NVIC_PENDSVSET
    BX      LR                    ;返回
    当一个中断处理函数退出时，OSIntExit()会被调用来决定是否有优先级更高的任务需要执行。如果有OSIntExit()对调用OSIntCtxSw()做任务切换。
OSIntCtxSw
    ;触发PendSV中断
    LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL
    LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET
    STR     R1, [R0]
    BX      LR
    看到这里有些同学可能奇怪怎么OSCtxSw()和OSIntCtxSw()完全一样，事实上，这两个函数的意义是不一样的，OSCtxSw()做的是任务之间的切换，如任务A因为等待某个资源或是做延时切换到任务B，而OSIntCtxSw()则是中断退出时，由中断状态切换到另一个任务。由中断切换到任务时，CPU寄存器入栈的工作已经做完了，所以无需做第二次了（参考邵老师书的3.10节）。这里只不过由于CM3的特殊机制导致了在这两个函数中只要做触发PendSV中断即可，具体切换由PendSV中断来处理。
    前面已经说过真正的任务切换是在PendSV中断处理函数里做的，由于CM3在中断时会有一半的寄存器自动保存到任务堆栈里，所以在PendSV中断处理函数中只需保存R4-R11并调节堆栈指针即可。
PendSV中断处理函数伪代码如下：
OS_CPU_PendSVHandler()
{
        if (PSP != NULL) {
                Save R4-R11 onto task stack;
                OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
        }
        OSTaskSwHook();
        OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
        OSTCBCur = OSTCBHighRdy;
        PSP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
        Restore R4-R11 from new task stack;
        Return from exception;
}
OS_CPU_PendSVHandler             ;xPSR, PC, LR, R12, R0-R3已自动保存
    CPSID   I                    ;任务切换期间需要关中断
   
    MRS     R0, PSP              ;R0 = PSP
    ;如果PSP == 0，跳到OS_CPU_PendSVHandler_nosave执行 #1
    CBZ     R0, OS_CPU_PendSVHandler_nosave
    ;保存R4-R11到任务堆栈
    SUBS    R0, R0, #0x20        ;R0 -= 0x20                        
    STM     R0, {R4-R11}         ;保存R4-R11到任务堆栈
    ;OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
    LDR     R1, =OSTCBCur        ;R1 = &OSTCBCur
    LDR     R1, [R1]             ;R1 = *R1 (R1 = OSTCBCur)
    STR     R0, [R1]             ;*R1 = R0 (*OSTCBCur = SP) #2                      
OS_CPU_PendSVHandler_nosave
    ;调用OSTaskSwHook()
    PUSH    {R14}                ;保存R14，因为后面要调用函数           
    LDR     R0, =OSTaskSwHook    ;R0 = &OSTaskSwHook
    BLX     R0                   ;调用OSTaskSwHook()
    POP     {R14}                ;恢复R14
    ;OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
    LDR     R0, =OSPrioCur       ;R0 = &OSPrioCur
    LDR     R1, =OSPrioHighRdy   ;R1 = &OSPrioHighRdy
    LDRB    R2, [R1]             ;R2 = *R1 (R2 = OSPrioHighRdy)
    STRB    R2, [R0]             ;*R0 = R2 (OSPrioCur = OSPrioHighRdy)
    ;OSTCBCur = OSTCBHighRdy;
    LDR     R0, =OSTCBCur        ;R0 = &OSTCBCur     
    LDR     R1, =OSTCBHighRdy    ;R1 = &OSTCBHighRdy
    LDR     R2, [R1]             ;R2 = *R1 (R2 = OSTCBHighRdy)
    STR     R2, [R0]             ;*R0 = R2 (OSTCBCur = OSTCBHighRdy)
    LDR     R0, [R2]             ;R0 = *R2 (R0 = OSTCBHighRdy), 此时R0是新任务的SP
                                 ;SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr #3  
    LDM     R0, {R4-R11}         ;从任务堆栈SP恢复R4-R11      
    ADDS    R0, R0, #0x20        ;R0 += 0x20
    MSR     PSP, R0              SP = R0，用新任务的SP加载PSP
    ORR     LR, LR, #0x04        ;确保LR位2为1，返回后使用进程堆栈 #4     
    CPSIE   I                    ;开中断
    BX      LR                   ;中断返回                
    END
#1 如果PSP == 0，说明OSStartHighRdy()启动后第一次做任务切换，而任务刚创建时R4-R11已经保存在堆栈中了，所以不需要再保存一次了。
#2 OSTCBStkPtr是任务控制块结构体的第一个变量，所以*OSTCBCur = SP(不是很科学)就是OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
#3 和#2类似。
#4 因为在中断处理函数中使用的是MSP，所以在返回任务后必须使用PSP，所以LR位2必须为1。
os_dbg.c
用于系统调试，可以不管。
    需要修改的代码就介绍到这里，如果还有不明白之处，就再看看AN-1018.pdf，邵老师的书和。