ucos移植到stm32上的中断小小改进

uCosII移植到stm32上的文章和demo已经很多了,细节上建议大家可以看官方的移植文档( 当然是E文的)。网上流传的各种移植版本基本都是基于官方的移植版本做了小改进。这些改进基本都限制在更适合自己的项目或自己的使用习惯上。当然我也一样,我的改进是为了搭建一个平台,只要stm32+ucos平台都使用这个版本,无论是我使用或是一起开发者,能更快上手。

  uCosII V2.86版本在cortex-m3的移植上面有bug,具体可以自己google一下。我目前使用的是V2.91版本,建立在stm32 V3.40的库基本上。我是强烈要求(或是强制要求)协同开发者使用库函数,除非在速度要求高的情况下或中断里需要直接操作寄存器,也必须使用库的地址定义,并要求在后面注明对应的库函数。因为程序不是你一个人看的……例如:

/* Clear the selected DMA interrupt pending bits */
DMA1->IFCR = DMA1_IT_TC4;  //DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC4);
/* Disable the selected DMAy Channelx */
DMA1_Channel4->CCR &= (u16)(~DMA_CCR1_EN);//DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);

好了,进入正题。uCos在stm32上的移植官方的版本是默认不支持中断嵌套的(个人理解),因为其没有调用NVIC_PriorityGroupConfig这一函数或使用相同的功能语句。stm32在复位的状态下默认进去NVIC_PriorityGroup_0,即只要子优先级没有主优先级,即先到先处理,同时到达再按优先级处理。 官方在这上面也是留有空间,因为NVIC_PriorityGroupConfig只能调用一次,采用默认状态,开发者可以加入并完善使用中断嵌套。 

官方的移植把所有的应用中断入口都指向了BSP_IntHandler这个函数,并定义了一个函数数组static  CPU_FNCT_VOID  BSP_IntVectTbl[BSP_INT_SRC_NBR];因此,如果要加入自己的中断函数的话,只需把自己写的中断函数的指针存入这个数组就OK了,在初始化中断前调用这函数BSP_IntVectSet。官方的中断优先级设置方式,我全删除了,使用库函数来设置将更直接,但这种中断方式保存下来,这样中断函数更自由,写中断函数时也不用考虑太多东西,只负责自己要做的东西。

/*
*********************************************************************************************************
*                                             INCLUDE FILES
*********************************************************************************************************
*/

#define  BSP_INTERRUPT_MODULE

#include 
#include  //STM32芯片内部寄存器定议

#include 

#include 

/*
*********************************************************************************************************
*                                            LOCAL DEFINES
*********************************************************************************************************
*/
#define  BSP_INT_SRC_NBR                                 60


/*
*********************************************************************************************************
*                                            LOCAL TABLES
*********************************************************************************************************
*/

static  CPU_FNCT_VOID  BSP_IntVectTbl[BSP_INT_SRC_NBR];


/*
*********************************************************************************************************
*                                      LOCAL FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*/

static  void  BSP_IntHandler(u16  int_id);
static  void  BSP_IntHandlerDummy(void);


/*
*********************************************************************************************************
*                                            BSP_IntVectSet()
*
* Description : Assign ISR handler.
*
* Argument(s) : int_id      Interrupt for which vector will be set.
*
*               isr         Handler to assign
*
* Return(s)   : none.
*
* Caller(s)   : Application.
*
* Note(s)     : none.
*********************************************************************************************************
*/

void  BSP_IntVectSet (u16       int_id,
                      CPU_FNCT_VOID  isr)
{

#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u                            /* Allocate storage for CPU status register    */
    OS_CPU_SR     cpu_sr = 0u;
#endif
    

    if(int_id < BSP_INT_SRC_NBR){
        OS_ENTER_CRITICAL();
        BSP_IntVectTbl[int_id] = isr;
        OS_EXIT_CRITICAL();
    }
}



/*
*********************************************************************************************************
*********************************************************************************************************
*                                           INTERNAL FUNCTIONS
*********************************************************************************************************
*********************************************************************************************************
*/

/*
*********************************************************************************************************
*                                              BSP_IntInit()
*
* Description : Initialize interrupts:
*
* Argument(s) : none.
*
* Return(s)   : none.
*
* Caller(s)   : BSP_Init().
*
* Note(s)     : none.
*********************************************************************************************************
*/

void  BSP_IntInit (void)
{
    u16  int_id;
    OS_CPU_SR  cpu_sr;


    OS_ENTER_CRITICAL();                         /* Tell uC/OS-II that we are starting an ISR          */
    OSIntNeedSW = OSIntSW_Disable;               // 需退出中断时进行任务调度切换
    OS_EXIT_CRITICAL();

    for (int_id = 0; int_id < BSP_INT_SRC_NBR; int_id++) {
        BSP_IntVectSet(int_id, BSP_IntHandlerDummy);
    }
}


/*
*********************************************************************************************************
*                                        BSP_IntHandler####()
*
* Description : Handle an interrupt.
*
* Argument(s) : none.
*
* Return(s)   : none.
*
* Caller(s)   : This is an ISR.
*
* Note(s)     : none.
*********************************************************************************************************
*/
void  BSP_IntHandlerWWDG          (void)  { BSP_IntHandler(WWDG_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerPVD           (void)  { BSP_IntHandler(PVD_IRQn);             }
void  BSP_IntHandlerTAMPER        (void)  { BSP_IntHandler(TAMPER_IRQn);          }
void  BSP_IntHandlerRTC           (void)  { BSP_IntHandler(RTC_IRQn);             }
void  BSP_IntHandlerFLASH         (void)  { BSP_IntHandler(FLASH_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerRCC           (void)  { BSP_IntHandler(RCC_IRQn);             }
void  BSP_IntHandlerEXTI0         (void)  { BSP_IntHandler(EXTI0_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerEXTI1         (void)  { BSP_IntHandler(EXTI1_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerEXTI2         (void)  { BSP_IntHandler(EXTI2_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerEXTI3         (void)  { BSP_IntHandler(EXTI3_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerEXTI4         (void)  { BSP_IntHandler(EXTI4_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerDMA1_CH1      (void)  { BSP_IntHandler(DMA1_Channel1_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA1_CH2      (void)  { BSP_IntHandler(DMA1_Channel2_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA1_CH3      (void)  { BSP_IntHandler(DMA1_Channel3_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA1_CH4      (void)  { BSP_IntHandler(DMA1_Channel4_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA1_CH5      (void)  { BSP_IntHandler(DMA1_Channel5_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA1_CH6      (void)  { BSP_IntHandler(DMA1_Channel6_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA1_CH7      (void)  { BSP_IntHandler(DMA1_Channel7_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerADC1_2        (void)  { BSP_IntHandler(ADC1_2_IRQn);          }
void  BSP_IntHandlerUSB_HP_CAN_TX (void)  { BSP_IntHandler(USB_HP_CAN1_TX_IRQn);   }
void  BSP_IntHandlerUSB_LP_CAN_RX0(void)  { BSP_IntHandler(USB_LP_CAN1_RX0_IRQn);  }
void  BSP_IntHandlerCAN_RX1       (void)  { BSP_IntHandler(CAN1_RX1_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerCAN_SCE       (void)  { BSP_IntHandler(CAN1_SCE_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerEXTI9_5       (void)  { BSP_IntHandler(EXTI9_5_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerTIM1_BRK      (void)  { BSP_IntHandler(TIM1_BRK_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerTIM1_UP       (void)  { BSP_IntHandler(TIM1_UP_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerTIM1_TRG_COM  (void)  { BSP_IntHandler(TIM1_TRG_COM_IRQn);    }
void  BSP_IntHandlerTIM1_CC       (void)  { BSP_IntHandler(TIM1_CC_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerTIM2          (void)  { BSP_IntHandler(TIM2_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerTIM3          (void)  { BSP_IntHandler(TIM3_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerTIM4          (void)  { BSP_IntHandler(TIM4_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerI2C1_EV       (void)  { BSP_IntHandler(I2C1_EV_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerI2C1_ER       (void)  { BSP_IntHandler(I2C1_ER_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerI2C2_EV       (void)  { BSP_IntHandler(I2C2_EV_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerI2C2_ER       (void)  { BSP_IntHandler(I2C2_ER_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerSPI1          (void)  { BSP_IntHandler(SPI1_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerSPI2          (void)  { BSP_IntHandler(SPI2_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerUSART1        (void)  { BSP_IntHandler(USART1_IRQn);          }
void  BSP_IntHandlerUSART2        (void)  { BSP_IntHandler(USART2_IRQn);          }
void  BSP_IntHandlerUSART3        (void)  { BSP_IntHandler(USART3_IRQn);          }
void  BSP_IntHandlerEXTI15_10     (void)  { BSP_IntHandler(EXTI15_10_IRQn);       }
void  BSP_IntHandlerRTCAlarm      (void)  { BSP_IntHandler(RTCAlarm_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerUSBWakeUp     (void)  { BSP_IntHandler(USBWakeUp_IRQn);       }
void  BSP_IntHandlerTIM8_BRK      (void)  { BSP_IntHandler(TIM8_BRK_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerTIM8_UP       (void)  { BSP_IntHandler(TIM8_UP_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerTIM8_TRG_COM  (void)  { BSP_IntHandler(TIM8_TRG_COM_IRQn);    }
void  BSP_IntHandlerTIM8_CC       (void)  { BSP_IntHandler(TIM8_CC_IRQn);         }
void  BSP_IntHandlerADC3          (void)  { BSP_IntHandler(ADC3_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerFSMC          (void)  { BSP_IntHandler(FSMC_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerSDIO          (void)  { BSP_IntHandler(SDIO_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerTIM5          (void)  { BSP_IntHandler(TIM5_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerSPI3          (void)  { BSP_IntHandler(SPI3_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerUART4         (void)  { BSP_IntHandler(UART4_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerUART5         (void)  { BSP_IntHandler(UART5_IRQn);           }
void  BSP_IntHandlerTIM6          (void)  { BSP_IntHandler(TIM6_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerTIM7          (void)  { BSP_IntHandler(TIM7_IRQn);            }
void  BSP_IntHandlerDMA2_CH1      (void)  { BSP_IntHandler(DMA2_Channel1_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA2_CH2      (void)  { BSP_IntHandler(DMA2_Channel2_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA2_CH3      (void)  { BSP_IntHandler(DMA2_Channel3_IRQn);        }
void  BSP_IntHandlerDMA2_CH4_5    (void)  { BSP_IntHandler(DMA2_Channel4_5_IRQn);      }


/*
*********************************************************************************************************
*********************************************************************************************************
*                                           LOCAL FUNCTIONS
*********************************************************************************************************
*********************************************************************************************************
*/

/*
*********************************************************************************************************
*                                          BSP_IntHandler()
*
* Description : Central interrupt handler.
*
* Argument(s) : int_id          Interrupt that will be handled.
*
* Return(s)   : none.
*
* Caller(s)   : ISR handlers.
*
* Note(s)     : none.
*********************************************************************************************************
*/

static  void  BSP_IntHandler (u16  int_id)
{

#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u                            /* Allocate storage for CPU status register    */
    OS_CPU_SR     cpu_sr = 0u;
#endif

    OS_ENTER_CRITICAL();                                      /* 不支持中断嵌套,无需关中断    */
    OSIntNesting++;
    OS_EXIT_CRITICAL();

    if (int_id < BSP_INT_SRC_NBR) {
        BSP_IntVectTbl[int_id]();
    }
    OSIntExit();
}


/*
*********************************************************************************************************
*                                        BSP_IntHandlerDummy()
*
* Description : Dummy interrupt handler.
*
* Argument(s) : none.
*
* Return(s)   : none.
*
* Caller(s)   : BSP_IntHandler().
*
* Note(s)     : none.
*********************************************************************************************************
*/

static  void  BSP_IntHandlerDummy (void)
{

}


 从上代码可以看到,增加了一个全局变量OSIntNeedSW。这个变量的使用是判断退出中断的时候需不需要任务调度,因为你在中断里没有做改变任务优先级的事,在退出的时候就无需重新调试,如需调度,只需加一个语句 OSIntNeedSW =OSIntSW_Enable;  当然这是临界代码,需关中断。 
  
void  BSP_IntInit (void)

这一函数必须在开中断前调用一次,初始化必要的变量。

还有两个系统函数必须改动,以实现这功能。在滴答时钟中断中,

void  OS_CPU_SysTickHandler (void)

{
    OS_CPU_SR  cpu_sr;


    OS_ENTER_CRITICAL();                         /* Tell uC/OS-II that we are starting an ISR          */
    OSIntNesting++;
    OSIntNeedSW = OSIntSW_Enable;               // 需退出中断时进行任务调度切换
    OS_EXIT_CRITICAL();

    OSTimeTick();                                /* Call uC/OS-II's OSTimeTick()                       */

    OSIntExit();                                 /* Tell uC/OS-II that we are leaving the ISR          */
}
最后需改动的一个函数是OSIntExit(),


void  OSIntExit (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u                               /* Allocate storage for CPU status register */
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;
#endif

    if (OSRunning == OS_TRUE) {
        OS_ENTER_CRITICAL();
        if (OSIntNesting > 0u) {                           /* Prevent OSIntNesting from wrapping       */
            OSIntNesting--;
        }
        if (OSIntNesting == 0u) {                          /* Reschedule only if all ISRs complete ... */
            if(OSIntNeedSW == OSIntSW_Enable){            // 在这判断是否需要任务切换调试
                OSIntNeedSW = OSIntSW_Disable;
                if (OSLockNesting == 0u) {                     /* ... and not locked.                      */
                    OS_SchedNew();
                    OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];
                    if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) {          /* No Ctx Sw if current task is highest rdy */
#if OS_TASK_PROFILE_EN > 0u
                        OSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++;         /* Inc. # of context switches to this task  */
#endif
                        OSCtxSwCtr++;                          /* Keep track of the number of ctx switches */
                        OSIntCtxSw();                          /* Perform interrupt level ctx switch       */
                    }                    
                }                
            }
        }
        OS_EXIT_CRITICAL();
    }
}
最终目的,通过增加一个OSIntNeedSW全局变量,来判断退出中断时是否需要进行任务调试切换。这样的话,在一般的中断处理函数处理的退出过程更快,缩短无改变任务优先级中断的处理时间。 其实这功能在新的版本ucos III中已经实现了。

之前使用的版本我还按网上一些人的做法更改了ucos的移植文件,如下图,这是任务切换的时候,如果不使用OSTaskSwHook可以屏蔽下面四行汇编。,省四条语句。

                                                                ; At this point, entire context of process has been saved
OS_CPU_PendSVHandler_nosave
    ;PUSH    {R14}                                               ; Save LR exc_return value
    ;LDR     R0, =OSTaskSwHook                                   ; OSTaskSwHook();
    ;BLX     R0
    ;POP     {R14}

    LDR     R0, =OSPrioCur                                      ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
    LDR     R1, =OSPrioHighRdy
    LDRB    R2, [R1]
    STRB    R2, [R0]

    LDR     R0, =OSTCBCur                                       ; OSTCBCur  = OSTCBHighRdy;
    LDR     R1, =OSTCBHighRdy
    LDR     R2, [R1]
    STR     R2, [R0]

    LDR     R0, [R2]                                            ; R0 is new process SP; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
    LDM     R0, {R4-R11}                                        ; Restore r4-11 from new process stack
    ADDS    R0, R0, #0x20
    MSR     PSP, R0                                             ; Load PSP with new process SP
    ORR     LR, LR, #0x04                                       ; Ensure exception return uses process stack
    CPSIE   I
    BX      LR                                                  ; Exception return will restore


强烈推荐在调试阶段加入,并开启这宏定义

#ifdef USE_FULL_ASSERT
/******************************************************************************
*
* Function Name  : assert_failed
* Description    : Reports the name of the source file and the source line 
number
*                  where the assert_param error has occurred.
* Input          : - file: pointer to the source file name
*                  - line: assert_param error line source number
* Output         : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) 
*/

  /* Infinite loop */
    while (1)
    {}
}
#endif


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