mysql 移植ucos_基于STM32F767的UCOSIII移植学习
(一)移植前的准备
1.HAL库基本工程模板
新建一个工程模块，其中包含LED驱动和串口驱动程序即可，用于验证UCOS-III系统能够正常工作。
2.UCOS-III源码准备
去Micrium官网下载最新的UCOSIII源码，下载地址：Micrium官网下载地址，没有注册过的用户需要注册一下，我自己注册的过程都是泪。由于我选择的是正点原子F7的开发板，所以在官网上选择合适源码时就选择F7的。具体版本选择下图中19年2月6号的版本：
下载完成之后发现，发现源码文件夹中东西很多大部分都是和网络移植相关的，目前我们只移植最新版本的UCOSIII，所以这些文件夹都不需要去看。进入源码目录下的uCOS-III文件夹，发现里面只有针对IAR的编译器的文件，难道MDK就凉凉了吗？凡是先不要慌，虽然编译器不同，但是实现的功能就是相同的，并不会影响到移植后操作系统的运行。
UCOSIII的移植
(一)源码文件的摘选
1.在准备好的工程文件夹下新建一个UCOS-III目录，用于存放和UCOSIII相关的所有代码。在UCOS-III目录下新建如下目录，用于UCOS源码的分类。
(1)将源码目录Micrium_STM32F746G-DISCO_Crypto\Micrium\Software\uC-CPU下的文件全部拷贝到我们创建的uC-CPU目录下，为了减少文件夹的个数，我把ARM-Cortex-M\ARMv7-M目录下和ARM-Cortex-M\ARMv7-M\ARM目录下的文件都移到了自己创建的uC-CPU目录下了。这里我要说明下一下IAR和ARM目录下的文件，除了汇编文件有些不同以外，头文件内容都是相同的，这边选择ARM目录下的汇编文件还是IAR目录下的汇编文件都行，因为我们都是要修改成MDK支持的形式的。
(2)将源码目录Micrium_STM32F746G-DISCO_Crypto\Micrium\Software\uC-LIB文件夹下的文件全部拷贝到自己创建的uC-LIB目录下，这边我直接把Micrium\Software\uC-LIB\Ports\ARM-Cortex-M4\RealView目录下的文件和其他文件放在了一个文件夹下，具体如下图所示：
由于我们使用的是MDK编译，所以这边选择的是RealView目录下的汇编文件，具体什么原因的话，网上有很多解释，我就不复制他们的解释了。
(3)将Micrium_STM32F746G-DISCO_Crypto\Micrium\Software\uCOS-III目录下的文件全部拷贝到自己创建uCOS-III目录下。点开Ports的目录，发现最后只有一个IAR文件下，这边我们先不用关注，只需将文件都拷贝过来，具体内容如下图所示：
(4)将源码例程目录Micrium_STM32F746G-DISCO_Crypto\ST\STM32F746G_Disco\Crypto下的部分文件和OS3下的部分文件拷贝到自己创建的UCOS-CONFIG文件夹下。具体文件如下图所示：
在源码例程文件中，发现很多都是网络相关的移植代码，所以没有拷贝过来。但是有一个clk_cfg.h很明显不是和网络相关的，为什么不移植过来呢？从名字上看就是和时钟相关的，难道说不需要时钟配置吗？时钟当然是需要配置的，但是裸机工程中时钟已经配置OK了，这边和时钟相关的文件也就不需要了，后面操作系统的时钟需要自己通过HAL库配置，这边就不详细说明了。
(5)将Micrium_STM32F746G-DISCO_Crypto\ST\BSP\STM32F746G_Disco目录下的bsp_cpu.c文件拷贝到自己创建的UCOS-BSP目录下，并且新建一个bsp_cpu.h头文件(用于包含操作系统的头文件)。其他文件都不需要拷贝，大多是和芯片外设相关的初始化。
(二)文件添加
(1)打开MDK工程，将拷贝的文件添加至工程当中，具体内容如下图所示：
以及头文件路径添加，如下图所示:
上述文件都添加完成之后，点击编译，提示下图错误：
出现unknown opcode什么的错误，而且出现在os_cpu_a.asm文件中，那就打开这个汇编文件看一下，是什么问题，发现PUBLIC关键字都没有标蓝，那肯定是由于这个关键字不是MDK的关键字，所以讲PUBLIC修改为MDK所用的关键字EXPORT，具体EXPORT这个关键字怎么来的，我是查看了其他版本的UCOS在STM32的移植，看到用的是这个关键字，就直接抄过来了。还有错误与FPU相关，如下图所示：
#ifdef __ARMVFP__
EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Push
EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Pop
#endif
查看了正点原子的移植手册，发现上面说到
Cortex-M7内核中有个Lazy Stacking的功能，如果使用FPU功能的话就需要关闭这个功能，需要修改startup_stm32f767xx.s汇编文件，在里面关闭这个功能。
具体代码如下所示:
IF {FPU} != "SoftVFP"
; Enable Floating Point Support at reset for FPU
LDR.W R0, =0xE000ED88 ; Load address of CPACR register
LDR R1, [R0] ; Read value at CPACR
ORR R1, R1, #(0xF <<20) ; Set bits 20-23 to enable CP10 and CP11 coprocessors
; Write back the modified CPACR value
STR R1, [R0] ; Wait for store to complete
DSB
; Disable automatic FP register content
; Disable lazy context switch
LDR.W R0, =0xE000EF34 ; Load address to FPCCR register
LDR R1, [R0]
AND R1, R1, #(0x3FFFFFFF) ; Clear the LSPEN and ASPEN bits
STR R1, [R0]
ISB ; Reset pipeline now the FPU is enabled
ENDIF
在startup_stm32f767xx.s中就如下图所示：
修改完这些，接下去就解决… error: A1163E: Unknown opcode ARMVFP , expecting opcode or Macro 这个错误。将原先的判断语句修改为如下语句：
IF {FPU} != "SoftVFP"
EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Push
EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Pop
ENDIF
IF {FPU} != "SoftVFP"
OS_CPU_FP_Reg_Push
MRS R1, PSP ; PSP is process stack pointer
CBZ R1, OS_CPU_FP_nosave ; Skip FP register save the first time
VSTMDB R0!, {S16-S31}
LDR R1, =OSTCBCurPtr
LDR R2, [R1]
STR R0, [R2]
OS_CPU_FP_nosave
BX LR
ENDIF
IF {FPU} != "SoftVFP"
OS_CPU_FP_Reg_Pop
VLDMIA R0!, {S16-S31}
LDR R1, =OSTCBHighRdyPtr
LDR R2, [R1]
STR R0, [R2]
BX LR
ENDIF
修改完成之后，再次编译，依旧存在 error: A1163E: Unknown opcode RSEG , expecting opcode or Macro 的错误，这主要是由于编译器关键字的问题，所以这里直接借鉴其他其他版本在MDK上的移植。具体修改代码如下：
PRESERVE8
THUMB
AREA CODE, CODE, READONLY
再次编译，发现这个汇编文件中还有一个警告： warning: A1581W: Added 2 bytes of padding at address 0x112，这是提示地址没对齐，那就在末尾添加一个对齐指令，具体代码如下：
OS_CPU_PendSVHandler
CPSID I ; Cortex-M7 errata notice. See Note #5
MOV32 R2, OS_KA_BASEPRI_Boundary ; Set BASEPRI priority level required for exception preemption
LDR R1, [R2]
MSR BASEPRI, R1
DSB
ISB
CPSIE I
MRS R0, PSP ; PSP is process stack pointer
STMFD R0!, {R4-R11, R14} ; Save remaining regs r4-11, R14 on process stack
MOV32 R5, OSTCBCurPtr ; OSTCBCurPtr->StkPtr = SP;
LDR R1, [R5]
STR R0, [R1] ; R0 is SP of process being switched out
; At this point, entire context of process has been saved
MOV R4, LR ; Save LR exc_return value
BL OSTaskSwHook ; Call OSTaskSwHook() for FPU Push & Pop
MOV32 R0, OSPrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
MOV32 R1, OSPrioHighRdy
LDRB R2, [R1]
STRB R2, [R0]
MOV32 R1, OSTCBHighRdyPtr ; OSTCBCurPtr = OSTCBHighRdyPtr;
LDR R2, [R1]
STR R2, [R5]
ORR LR, R4, #0x04 ; Ensure exception return uses process stack
LDR R0, [R2] ; R0 is new process SP; SP = OSTCBHighRdyPtr->StkPtr;
LDMFD R0!, {R4-R11, R14} ; Restore r4-11, R14 from new process stack
MSR PSP, R0 ; Load PSP with new process SP
MOV32 R2, #0 ; Restore BASEPRI priority level to 0
MSR BASEPRI, R2
BX LR ; Exception return will restore remaining context
ALIGN
END
再次编译，os_cpu_a.asm文件内没有错误，还有两个小错误：
将os_cpu_c.c中os.h的头文件路径修改意见，将bsp_cpu.c中的bsp_clk.h头文件注释掉，再次编译。报错信息如下图：
发现报错信息都在bsp_cpu.c当中，而且都是和时钟频率相关的，打开源码例程中的bsp_clk.c文件，查看BSP_ClkFreqGet()函数，发现里面调用的函数不就是HAL库提供的吗，那我们直接将bsp_cpu.c中的时钟获取函数修改为HAL库提供的函数，不就OK了吗。修改后的代码如下所示：
#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
void CPU_TS_TmrInit (void)
{
CPU_INT32U fclk_freq;
CPU_INT32U reg_val;
/* ---- DWT WRITE ACCESS UNLOCK (CORTEX-M7 ONLY!!) ---- */
reg_val = CPU_BSP_REG_DWT_LSR; /* Read lock status register. */
if ((reg_val & CPU_BSP_BIT_DWT_LSR_SLI) != 0) { /* Check if Software lock control mechanism exits */
if ((reg_val & CPU_BSP_BIT_DWT_LSR_SLK) != 0) { /* Check if DWT access needs to be unlocked */
CPU_BSP_REG_DWT_LAR = CPU_BSP_DWT_LAR_KEY; /* Unlock DWT write access. */
}
}
fclk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
CPU_BSP_REG_DEMCR |= DEF_BIT_24; /* Set DEM_CR_TRCENA */
CPU_BSP_REG_DWT_CR |= DEF_BIT_00; /* Set DWT_CR_CYCCNTENA */
CPU_TS_TmrFreqSet((CPU_TS_TMR_FREQ)fclk_freq);
}
#endif
#if (CPU_CFG_TS_32_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U CPU_TS32_to_uSec (CPU_TS32 ts_cnts)
{
CPU_INT64U ts_us;
CPU_INT64U fclk_freq;
fclk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);
return (ts_us);
}
#endif
#if (CPU_CFG_TS_64_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U CPU_TS64_to_uSec (CPU_TS64 ts_cnts)
{
CPU_INT64U ts_us;
CPU_INT64U fclk_freq;
fclk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);
return (ts_us);
}
#endif
修改完之后，再次编译，发现了很多重复定义的错误，都适合__dbg_ucos-iii.c文件相关，那就直接移除掉这个文件，再编译看看结果如何。
编译之后发现只有一个未定义的错误，打开os_cpu.h头文件，发现了下面这行代码：
#define OS_TASK_SW_SYNC() __ISB()
明明定义了，却还是提示未定义的错误，那我搜索了一下__ISB()函数，在cmsis_armcc.h中明确定义了，难道没添加头文件引起的吗，那就添加头文件再编译一下，报错信息更多了，那很明显不是这个问题了。看到cmsis_armcc.h中有这一行代码：
#define __ISB() do {\
__schedule_barrier();\
__isb(0xF);\
__schedule_barrier();\
} while (0U)
那就直接修改成
#define OS_TASK_SW_SYNC() __isb(0xF)
这样编译倒是没问题了。但是系统运行起来有没有问题就不知道，先这么做吧，这个头文件中还有一行代码也需要修改：
#ifdef__ARMVFP__
#define OS_CPU_ARM_FP_EN 1u
#else
#define OS_CPU_ARM_FP_EN 0u
#endif
修改为
#ifdef __TARGET_FPU_SOFTVFP
#define OS_CPU_ARM_FP_EN 1u
#else
#define OS_CPU_ARM_FP_EN 0u
#endif
编译后无错误。现在这系统能够正常运行起来了吗？讲实话我也不太清楚，那就测试一下吧。
(三)测试系统
拷贝如下代码至main.c中。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "bsp_cpu.h"
//任务优先级
#define START_TASK_PRIO2
//任务堆栈大小
#define START_STK_SIZE 512
//任务控制块
OS_TCB StartTaskTCB;
//任务堆栈
CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
//任务函数
void start_task(void *p_arg);
//任务优先级
#define LED0_TASK_PRIO3
//任务堆栈大小
#define LED0_STK_SIZE 128
//任务控制块
OS_TCB Led0TaskTCB;
//任务堆栈
CPU_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE];
void led0_task(void *p_arg);
//任务优先级
#define LED1_TASK_PRIO4
//任务堆栈大小
#define LED1_STK_SIZE 128
//任务控制块
OS_TCB Led1TaskTCB;
//任务堆栈
CPU_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE];
//任务函数
void led1_task(void *p_arg);
//任务优先级
#define FLOAT_TASK_PRIO5
//任务堆栈大小
#define FLOAT_STK_SIZE256
//任务控制块
OS_TCBFloatTaskTCB;
//任务堆栈
CPU_STKFLOAT_TASK_STK[FLOAT_STK_SIZE];
//任务函数
void float_task(void *p_arg);
/*****************************************************************************************************************************************
* Function Name: main
* Input: None
* Output: None
* Returns: None
* Description: 主函数
* Note: None
*****************************************************************************************************************************************/
int main(void)
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
HW_Init();
MT_Init();
OSInit(&err); //初始化UCOSIII
CPU_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区
//创建开始任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&StartTaskTCB,//任务控制块
(CPU_CHAR* )"start task", //任务名字
(OS_TASK_PTR )start_task, //任务函数
(void* )0,//传递给任务函数的参数
(OS_PRIO )START_TASK_PRIO, //任务优先级
(CPU_STK * )&START_TASK_STK[0],//任务堆栈基地址
(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE/10,//任务堆栈深度限位
(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE,//任务堆栈大小
(OS_MSG_QTY )0,//任务内部消息队列能够接收的最大消息数目,为0时禁止接收消息
(OS_TICK )0,//当使能时间片轮转时的时间片长度，为0时为默认长度，
(void * )0,//用户补充的存储区
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP, //任务选项,为了保险起见，所有任务都保存浮点寄存器的值
(OS_ERR * )&err);//存放该函数错误时的返回值
CPU_CRITICAL_EXIT();//退出临界区
OSStart(&err); //开启UCOSIII
while(1)
{
}
}
//开始任务函数
void start_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
p_arg = p_arg;
CPU_Init();
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN//如果使能了测量中断关闭时间
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
#ifOS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN//当使用时间片轮转的时候
//使能时间片轮转调度功能,设置默认的时间片长度s
OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,10,&err);
#endif
CPU_CRITICAL_ENTER();//进入临界区
//创建LED0任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led0TaskTCB,
(CPU_CHAR* )"led0 task",
(OS_TASK_PTR )led0_task,
(void* )0,
(OS_PRIO )LED0_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&LED0_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP,
(OS_ERR * )&err);
//创建LED1任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led1TaskTCB,
(CPU_CHAR* )"led1 task",
(OS_TASK_PTR )led1_task,
(void* )0,
(OS_PRIO )LED1_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&LED1_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP,
(OS_ERR * )&err);
//创建浮点测试任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&FloatTaskTCB,
(CPU_CHAR* )"float test task",
(OS_TASK_PTR )float_task,
(void* )0,
(OS_PRIO )FLOAT_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&FLOAT_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)FLOAT_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)FLOAT_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP,
(OS_ERR * )&err);
CPU_CRITICAL_EXIT();//进入临界区
OSTaskSuspend((OS_TCB*)&StartTaskTCB,&err);//挂起开始任务
}
//led0任务函数
void led0_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
p_arg = p_arg;
while(1)
{
HW_Led0_On(); //LED0打开
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); //延时200ms
HW_Led0_Off(); //LED0关闭
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); //延时500ms
}
}
//led1任务函数
void led1_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
p_arg = p_arg;
while(1)
{
HW_Led1_On();
HW_Delay_ms(500);//延时500ms
HW_Led1_Off();
HW_Delay_ms(500);
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,100,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
}
}
//浮点测试任务
void float_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
static double double_num=0.00;
while(1)
{
double_num+=0.01f;
CPU_CRITICAL_ENTER();//进入临界区
printf("double_num的值为: %.4f\r\n",double_num);
CPU_CRITICAL_EXIT();//退出临界区
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,20,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
}
}
编译后，烧写进开发板，查看现象：LED灯没亮；那系统肯定没有运行起来，通过Debug看看哪里出问题了，结果发现程序停在了如下地方：
那说明是PendSV中断处理出了问题，看看整个工程中哪里需要调整。os_cpu_a.asm汇编文件中定义了OS_CPU_PendSVHandler函数，这是Micrium官方移植例程中修改了PendSV中断函数的名称，所以这边需要修改回来，然后再编译报该函数的重定义错误。
这边屏蔽掉stm32f7xx_it.c中的PendSV_Handler函数定义，再次编译；没有报错，那就再下载验证一下。结果还是失败了，那就再Debug一下，看看是哪里的问题，发现程序运行之后，开始任务调度之后就挂在空闲任务上。找来找去没发现什么问题，本来都准备放弃了，后来看到操作系统的时间都是通过滴答定时器中断产生的，然后仔细看了一下代码，虽然使用了滴答定时器，但是没有使用中断，那赶紧加上试试，顺便将stm32f7xx_it.h中定义的滴答定时器中断函数屏蔽掉。编译之后没报错，那就在测试一下。终于，LED灯如愿的闪烁起来 ，串口也正常工作起来了，说明操作系统真正运行起来了。
下面附上移植后的工程。
链接：https://pan.baidu.com/s/1AGw1SWNMI_BpX7NLsxvQdg
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