零基础教程：移植UCOSII到STM32开发板实战指南

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本教程旨在提供一个详尽的指南，帮助初学者从零开始学习和成功移植UC/OS II到野火STM32开发板。UC/OS II是一个轻量级的实时操作系统，包含任务调度、通信、内存管理、中断管理和定时管理等功能，适合嵌入式操作系统初学者进行学习。教程作者FireTeam分享了自己在移植过程中遇到的问题，并指出许多现有教程存在不足，如缺乏清晰的结构和步骤。教程内容分为五个主要部分： 1. **前言**：介绍了uC/OS II的特点，如其开源、简洁的结构和对初学者友好的特性。作者强调了动手实践的重要性，而非依赖现成的移植。 2. **官方源代码介绍**：详细解读了关键头文件（os_cpu.h）、C源文件（os_cpu_c.c）以及汇编文件（os_cpu_a.asm），帮助读者理解UC/OS II的核心组成部分。 3. **移植步骤**： - **LED工程模板设置**：开始于一个基本的STM32 LED工程。 - **工程文件结构搭建**：构建UC/OS-II在项目中的组织结构。 - **配置和修改**：涉及修改os_cpu.h、os_cpu_c.c、os_cpu_a.asm等核心文件，以及调试支持文件os_dbg.c和启动文件startup_stm32f10x_hd.s。 - **BSP和中断处理**：编写BSP（板级支持包）和处理中断的stm32f10x_it.c。 - **任务创建和main函数**：指导如何编写任务定义和主程序。 4. **运行多任务**：通过修改app.c、app.h、app_cfg.h和main.c等文件，实现多任务的执行。 5. **升级到V2.90**：讨论了升级过程中的注意事项和可能遇到的问题，以及版本更新的必要性。通过这个教程，读者将获得一个循序渐进的移植流程，确保在实践中逐步掌握UC/OS II在STM32开发环境中的应用，从而提升嵌入式系统设计的能力。

关于 SysTick 定时器的三个函数，为了便于理解，我们把它注释掉，不采用官方的，自

己编写：

需要注释的函数

OS_CPU_SysTickHandler()

在 os_cpu_c.c 中定义，是 SysTick 中断的中断处理函

数，而在 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。

OS_CPU_SysTickClkFreq()

定义在 BSP.C 中，此函数我们自己会编写，把它注释掉。

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()，也要注释掉。

2.2 os_cpu_c.c

移植 uC/OS 时，我们需要写 10 个相当简单的 C 函数：9 个钩子函数和 1 个任务堆栈

结构初始化函数。

钩子函数

所谓钩子函数，指那些插入到某些函数中为扩展这些函数功能的函数。一般地，钩子函

数为第三方软件开发人员提供扩充软件功能的入口点。为了拓展系统功能，uC/OS-II 中提

供有大量的钩子函数，用户不需要修改 uC/OS-II 内核代码程序，而只需要向钩子函数添加

代码就可以扩充 uC/OS-II 的功能。

注：此部分内容出自张勇的《嵌入式操作系统原理与面向任务程序设计

——基于 uC/OS-II v2.86 和 ARM920T》

尽管 uC/OS-II 中提供了大量的钩子函数，但实际上，移植时我们需要编写的也就 9 个

钩子函数：

40. OSInitHookBegin() //OSIinit() 系统初始化函数开头的钩子函数

41. OSInitHookEnd() //OSIinit() 系统初始化函数结尾的钩子函数

42. OSTaskCreateHook() //OSTaskCreate()或 OSTaskCreateExt() 创建任务钩子函数

43. OSTaskDelHook() //OSTaskDel() 删除任务钩子函数

44. OSTaskIdleHook() //OS_TaskIdle() 空闲任务钩子函数

45. OSTaskStatHook() //OSTaskStat() 统计任务钩子函数

46. OSTaskSwHook() //OSTaskSW() 任务切换钩子函数

47. OSTCBInitHook() //OS_TCBInit() 任务控制块初始化钩子函数

48. OSTimeTickHook() //OSTaskTick() 时钟节拍钩子函数

这些函数都是一些钩子函数，一般由用户拓展。如果要用到这些钩子函数，需要在

OS_CFG.H 中定义 OS_CPU_HOOKS_EN 为 1，即：

49. #define OS_CPU_HOOKS_EN 1 //在 OS_CFG.H 中定义

钩子函数的编写，例如：

50. /*** 系统初始化函数 OSInit() 开头调用 ***/

51. void OSInitHookBegin (void)

52. {

53. #if OS_TMR_EN > 0 //当使用 OS_TMR.C 定时器管理模块

54. OSTmrCtr = 0; //初始化系统节拍计数变量 OSTmrCtr 为 0

55. //每个时钟节拍 OSTmrCtr（全局变量，初始值为 0）增 1

56. #endif

57. }

58. /*** 创建任务 OSTaskCreate() 或 OSTaskCreateExt()中调用 ***/

59. void OSTaskCreateHook (OS_TCB *ptcb)

60. {

61. #if OS_APP_HOOKS_EN > 0 //如果有定义应用任务

62. App_TaskCreateHook(ptcb); //调用应用任务创建钩子函数

63. #else //否则

64. (void)ptcb; //告诉编译器 ptcb 没用到

65. #endif

66. }

67. /*** 切换任务时被调用 ***/

68. void OSTaskSwHook (void)

69. {

70. #if OS_APP_HOOKS_EN > 0

71. App_TaskSwHook(); //应用任务切换时调用的钩子函数

72. #endif

73. }

74. /*** 每个系统节拍到了 ***/

75. void OSTimeTickHook (void)

76. {

77. #if OS_APP_HOOKS_EN > 0

78. App_TimeTickHook(); //应用软件的时钟节拍钩子

79. #endif

80.

81. #if OS_TMR_EN > 0 //如果有启动定时器管理

82. OSTmrCtr++; //计时变量 OSTmrCtr 加 1

83. if (OSTmrCtr >= (OS_TICKS_PER_SEC / OS_TMR_CFG_TICKS_PER_SEC)) {//如果时间到了

84. OSTmrCtr = 0; //计时清 0

85. OSTmrSignal(); //发送信号量 OSTmrSemSignal（初始值为 0）

86. //以便软件定时器扫描任务 OSTmr_Task 能请求到信号量而继续运行下去

87. }

88. #endif

89. }

这些钩子函数是必须声明的，但不是必须定义的，只是为了拓展你的系统功能而已。

任务堆栈结构初始化函数

90. OSTaskStkInit() //任务堆栈结构初始化函数

通常，我们的任务定义都是这样的：

91. void MyTask (void *p_arg)

92. {

93. /* 可选，例如处理 ‘p_arg’变量 */

94. while (1) {

95. /* 任务主体 */

96. }

97. }

典型的 ARM 编译器（Cortex-M3 也是这样）都会把这个函数的第一个参量传递到 R0 寄

存器中。

对于像 ARM 内核一般都比较多寄存器的单片机，我们可以把函数中断的局部变量保存

在寄存器中，以加快速度。

98. OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *p_arg,

99. OS_STK *ptos, INT16U opt)

100. {

101. OS_STK *stk;

102.

103.

104. (void)opt; // 'opt' 并没有用到，防止编译器提示警告

105. stk = ptos; // 加载栈指针

106.

107. /* 中断后 xPSR，PC，LR，R12，R3-R0 被自动保存到栈中*/

108. *(stk) = (INT32U)0x01000000L; // xPSR

109. *(--stk) = (INT32U)task; // 任务入口 (PC)

110. *(--stk) = (INT32U)0xFFFFFFFEL; // R14 (LR)

111. *(--stk) = (INT32U)0x12121212L; // R12

112. *(--stk) = (INT32U)0x03030303L; // R3

113. *(--stk) = (INT32U)0x02020202L; // R2

114. *(--stk) = (INT32U)0x01010101L; // R1

115. *(--stk) = (INT32U)p_arg; // R0 : 变量

116.

117. /* 剩下的寄存器需要手动保存在堆栈 */

118. *(--stk) = (INT32U)0x11111111L; // R11

119. *(--stk) = (INT32U)0x10101010L; // R10

120. *(--stk) = (INT32U)0x09090909L; // R9

121. *(--stk) = (INT32U)0x08080808L; // R8

122. *(--stk) = (INT32U)0x07070707L; // R7

123. *(--stk) = (INT32U)0x06060606L; // R6

124. *(--stk) = (INT32U)0x05050505L; // R5

125. *(--stk) = (INT32U)0x04040404L; // R4

126.

127. return (stk);

128. }

这是初始化任务堆栈函数。OSTaskStkInit()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。

在 ARM 内核中，函数中断后，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。为了模拟被中断后的假象，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 0x01010101）主要是方便调试。

问大家两个问题，以便大家知道是否掌握了这个知识点：

为什么程序是 *(--stk) = (INT32U)******;而不是保存寄存器的值：

*(--stk) = *(INT32U)*******呢？

答案很简单，就是上面说的，任务还没开始运行，栈里保存的 R1-R12 值都没什么意义

的，这里仅仅是模拟中断那样的假象，R1-R12 可以是其他任意义的值。

为什么程序是 *(--stk) = (INT32U)******;而不是*(++stk) = (INT32U)******

前面已经讲过，M3 的栈生长方向是由高地址向低地址增长的。

栈初始化后，各寄存器的初始值如下：

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