uCOS-II 的嵌入式串口通信模块设计
在嵌入式应用中, 使用 RTOS 的主要原因是为了提高系统的可靠性, 其次是提高开发效率、 缩短开发周期。
uCOS-II 是一个占先式实时多任务内核,使用对象是嵌入式系统,对源代码适当裁减,很容易移植到 8~32
位不同框架的微处理器上。 但 uCOS-II 仅是一个实时内核, 它不像其他实时操作系统 (如嵌入式 Linux) 那样
提供给用户一些 API 函数接口。在 uCOS-II 实时内核下,对外设的访问接口没有统一完善,有很多工作需
要用户自己去完成。串口通信是单片机测控系统的重要组成部分,异步串行口是一个比较简单又很具代表
性的中断驱动外设。本文以单片机中的串口为例,介绍 uCOS —II 下编写中断服务程序以及外设驅动程序
的一般思路。
1 uCOS-II 的中断处理及 51 系列单片机中断系统分析
uCOS-II 中断服务程序 (ISR) 一般用汇编语言编写。以下是中断服务程序的步骤。
1. 保存全部 CPU 寄存器;调用 OSIntEnter() 或 OSIntNesting( 全局变量 )直接加 1;
2. 执行用户代码做中断服务;
3. 调用 OSIntExit() ;
4. 恢复所有 CPU 寄存器;
5. 执行中断返回指令。
uCOS-II 提供两个 ISR 与内核接口函数; OSIntEnter ()和 OSIntExit ()。OSIntEnter ()通知 uCOS-II
核,中断服务程序开始了。事实上,此函数做的工作是把一个全局变量 OSIntNesting 加 1,此中断嵌套计
数器可以确保所有中断处理完成后再做任务调度。另一个接口函数 OSIntExit ()则通知内核,中断服务已
结束。根据相应情况,退回被中断点(可能是一个任务或者是被嵌套的中断服务程序)或由内核作任务调
度。
用户编写的 ISR 必须被安装到某一位置,以便中断发生后, CPU 根据相应的中断号运行准确的服务程
序。许多实时操作系统都提供了安装和卸载中断服务程序的 API 接口函数,但 uCOS-II 内核没有提供类似
的接口函数,需要用户在对 CPU 的移植中自己实现。这些接口函数与具体的硬件环境有关,接下来以 51
单片机下的中断处理对此详细说明。
51 单片机的中断基本过程如下: CPU 在每个机器周期的 S5P2 时刻采样中断标志,而在下一指令周期
将对采样的中断进行查询。如果有中断请求,则按照优先级高低的原则进行处理。响应中断时,先置相应
的优先级激活触发器于相应位,封锁同级或低级中断,然后根据中断源类别,在硬件控制下,将中断地址
压入堆栈, 并转向相应的中断向量入口单元。 通常在入口单元处放一跳转指令, 转向执行中断服务程序. 当
执行中断返回指令 RETI 时,把响应中断时所置位的优先级激活触发器清零后,从堆栈中弹出被保护的断
点地址,装入程序计数器 PC ,CPU 返回原来被中断处继续执行程序。
在移植的过程中,采用 Keil C51 作为编译环境。 Keil C5l 集成 C 编译和汇编器。中断子程序用汇编语言
编写,放到移植 uCOS-II 后的 OS_CPU_A.ASM 汇编文件中。下面是以串行口中断为例的移植中断服务子
程序代码。
CSEGAT0023H ;串口中断响应入口地址
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