基于IAP15F2K61S2的带文件系统的微型操作系统

带根文件系统的51微型操作系统
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1、开发工具

工具	描述
单片机	IAP15F2K61S2
IDE	keil4（工程编译优化级别2）
下载工具	stc-isp-15xx-v6.85I（24MHz，115200波特率）
串口工具	SecureCRT 7.2

2、整体系统介绍

• 内核：抢占式内核、支持优先级256级（暂时不提供串口界面新建自定义优先级的任务）、支持任务延时/挂起、任务数量理论最多32个、任务运行过程中的新建与删除、文件管理、暂不支持信号量（串口打印未设置锁—一个巨坑）
• 文件系统：支持文本文件与文件夹的创建与删除（文本文件不超过508个字节）、文件详细类型的查看、文件系统格式化
• 内存分布：0x0000-0x4FFF为代码区，0x5000-0xEFFF为文件系统区

3、文件说明

工程根目录->

• board 与板子有关驱动文件
• head 各种头文件
• main 主函数存放目录
• pro 工程文件
• src 源文件

board-> //此文件夹下面的驱动没有使用到本系统当中，但是可以通过改动来适应自己的板子

• head 头文件 –>
  
  • 18b20.h 温度传感器
  • at24c02.h eeprom存储芯片
  • ds1302.h 时钟芯片
  • hc_sr04.h 超声波
  • lcd1602.h 液晶
  • nt_led.h 数码管以及led灯
• src 源文件 –>
  
  • 18b20.c 温度传感器
  • at24c02.c eeprom存储芯片
  • ds1302.c 时钟芯片
  • hc_sr04.c 超声波
  • lcd1602.c 液晶
  • nt_led.c 数码管以及led灯

head->

• char.h 与字符串操作有关的头文件，包括字串对比等等
• core.h 内核，任务调度等
• common.h 宏开关
• eeprom.h 单片机自带EEPROM的驱动
• fs.h 文件系统
• task.h 具体任务
• uart.h 串口操作
• vector.h 定时器操作

src->

• char.c 与字符串操作有关的头文件，包括字串对比等等
• core.c 内核，任务调度等
• eeprom.c 单片机自带EEPROM的驱动
• fs.c 文件系统
• task.c 具体任务
• uart.c 串口操作
• vector.c 定时器操作

4、指令系统

最重要还是help了，直接运行可以显示所有的命令信息

1. ps: 显示正在运行的任务
2. kill: 杀掉选中的正在运行的任务
   
   • example: kill 4 —kill the 4th task
3. new: 创建一个任务
   
   • example: new task2 —create the task named ‘task2’
4. ls: 显示当前文件夹下面的所有文件，加上l选项的时候会显示文件类型，操作权限、文件在内存中的位置
   
   • example: ls l —display in detail
5. mkdir:创建一个文件夹
   
   • example: mkdir dir —make a floder named ‘dir’
6. touch:穿件一个文本文件
   
   • example: touch txt —make a file named ‘txt’
7. cd: 切换文件夹
   
   • example: cd dir —change to dir named ‘dir’
8. mkfs: 格式化整个系统
9. rm: 删除选中的文件
   
   • example: rm dir —delete the file named ‘dir’
10. vi: 编辑选中的文本文件
    
    • example: vi txt —edit the file named ‘txt’
11. cat: 查看文本文件内容
    
    • example: cat txt —look up the file named ‘txt’
12. exit:退出整个系统

5、个性化操作

1、如何添加一个自己的任务到系统中

1. 在src/task.c文件中添加自己任务函数类型为void task_tty0(void)形式
2. 在src/task.c的static void new_msghandler(void *msg)函数中加入类似：

else if(!os_strcmp("你的任务名字", cmd_split[1]))
{
    CREATE_TASK_RUNNING(优先级, 你的任务名字, "你的任务名字");
    printf("The task has been created : task name = ");
    printf(cmd_split[1]);
    printf("\r\n");
}

的语句
3. 在main/main.c中添加类似：
task_create(优先级, (unsigned int)(&你的任务名字), 0, “你的任务名字”);的语句
4. 在head/core.h中

#define IDATA_SP_BUFFER     //栈数据缓存区的选择
//可改为XDATA_SP_BUFFER以增加任务数量（因为idata区长度不够）
#define TASK_MAX 5          //可运行的最多任务数（改大任务数量）
#define SP_DEEP  30         //任务堆栈的深度
#define PUBLIC_SP_DEEP 30   //任务的公共堆栈空间深度（当宏定义XDATA_SP_BUFFER时有效，作用等同于SP_DEEP）

（最后发现在增加了文件系统之后改为XDATA区程序运行出错了，所以无法增加任务了，但是可以在轻量版只含内核的那个版本中增加，可以在head/common.h中改变宏定义或者注释宏定义即可）悲剧
注意：由于不提供优先级自动选择，所以请手动选择与已存在优先级不一样的优先级，数字越小代表优先级越高

• 另外在创建的任务中请务必加上{OS_delay(100); TF1 = 1;}这样形式的语句，代表任务执行空闲的时候进行系统延时以供更低优先级的任务轮换
• 创建任务的时候任务的嵌套调用层数尽量不要超过6层，否则有可能会造成运行出错，如果非要超过这个数量，请改为XDATA_SP_BUFFER，并且把PUBLIC_SP_DEEP的数改大一点

2、如何添加一个自己的命令到系统中去

1. 在code unsigned char cmd_buff[][100]中加入自己命令的描述
2. 在src/task.c中添加类似：

/* 'cd 'dirname'' ：切换文件夹 */
static void cd_msghandler(void *msg)
{
    change_dir(cmd_split[1]);
}

的代码
3. 在src/task.c的void task_msghandler(void)中添加类似

else if(!os_strcmp("cd", cmd_split[0]))
{
    cd_msghandler(0);
}//的语句

注意：不要使命令的描述超过100字节

6、如何进行源代码阅读

全部文件中最重要的几个文件是task.c以及core.c还有fs.c,包括它们的头文件
1. core.c里面需要关注

unsigned char task_kill(unsigned char pid); //任务的删除
unsigned char task_create(unsigned char priority, unsigned int task_address, unsigned char xdata *task_msg, unsigned char *name);   //任务的创建
void task_switch(void); //任务的切换

上面的代码
2. task.c里面只需要关注

extern void task_msghandler(void);  //对控制台输入的消息进行处理
extern void task_tty0(void);        //命令控制台接收用户输入

上面已经涵盖了一个大致的操作系统内核，下面的文件系统则是附加的可看可不看
3. fs.c中

/* 文件系统的类型，这里只是一个简单的文件类型，是一个双向链表的结构
 * 一个内存块的大小为128byte
 * 文件系统从0x5000开始到0xEFFF结束，一共是40K大小
 **************************重要***********************************
 *此结构体在使用IAP构建的时候要遵循int的低字节在前高字节在后的约定
 *结构体只是个参考，并不是真正创建了此结构体，而是按照以下结构体的结构使用IAP操作进行字节填充（51单片机内存特性限制）
 *****************************************************************
 */
struct fs_type                          //111:可读可写删除                  // 01:文件夹
{           //0 0 0 0 0 0 0 0 0 0       0 0 0                          00(00:文件)          0(1:未被占用)
    unsigned int flag;      //        此文件权限，                 文件的type，         此块是否被占用,要两字节
    unsigned char name[20]; //文件名长度为20
    unsigned int size;      //文件大小
    /* 链表双向结构 */
    struct fs_type *prev;
    struct fs_type *next;
    unsigned int inode[32]; //inode的个数为32，也就是一个文件夹下面最多有32个文件
    //一个文件的大小最多有32*128字节
};
unsigned int alloc(unsigned int len, unsigned int *pos);    //在内存当中分配空间
void fs_format(void);   //格式化整个系统（与mkfs命令有关）
unsigned char create_dir_file(unsigned char *name, unsigned int addr, unsigned int prev_addr, unsigned char flag);  //创建文件（与mkdir和touch命令有关）
void list_file(unsigned int cur_f_ptr, unsigned char l_flag);   //列出当前文件夹下面所有的文件（与ls命令有关）
unsigned char change_dir(unsigned char *name);  //切换文件夹（与cd命令有关）
void fs_write(unsigned char *name); //编辑文本文件（与vi命令有关）
void fs_read(unsigned char *name);  //读文本文件（与cat命令有关）
unsigned char delete_file(unsigned char *name); //删除文件（与rm命令有关）

每一个函数都需要阅读以下，顺序上面已经排好，按顺序看会比较容易理解一点

7、程序流图

8、代码架构

9、源代码下载

CSDN下载源代码工程：http://download.csdn.net/detail/u013904227/9473093

bug一览（目前由自己发现的）

1. 文本文件编辑读取问题
   在进入第二层文件夹下面创建文本文件没问题，编辑保存之后再去阅读有的会出现读出来的内容与编辑进去的不一致