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TMS320F28x上RTOS移植关键技术分析

08-09 23:01:49 | http://www.5idzw.com | 电子基础知识 | 人气:884
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5  在DSP上移植实时操作系统

  所谓移植,就是使一个实时内核能在某个微处理器或微控制器上运行。在移植软件之前,先要正确配置处理器的运行模式,了解处理器的中断方式、中断向量地址等。这些工作在F28x系列DSP中由BootROM中固化的程序完成。另外,为了方便移植,大部分的RTOS代码都是用C语言写的;但仍需要用C语言和汇编语言混合编写一些与处理器相关的代码。这是因为在读写处理器寄存器时只能通过汇编语言来实现。

  对于同时使用汇编语言和C语言的实时操作系统移植,必须小心使用汇编语言,防止破坏C语言运行环境。一方面不可以改变相关状态位;另一方面汇编函数的编写需要遵循C编译器的调用规则。从复位到用户程序编译器做的设置工作见前文。

  中断发生时,TMS320LF28x处理器自动保存了不少寄存器,但是如果中断服务子程序中要用其他寄存器,那么开始时要自己写现场保护程序。就实时操作系统而言,进入中断和退出中断须对系统堆栈进行现场保护。维护堆栈结构时,需要注意处理器堆栈的生长方向。虽然绝大多数微处理器和微控制器的堆栈是从上往下长的,但TI公司的DSP一般为从下往上长。

  一般实时操作系统需要先禁止中断再访问代码的临界段,并且在访问完毕后重新允许中断。这就使得系统能够保护临界段代码免受多任务或中断服务例程(ISRs)的破坏。最简单的实现方法是直接调用处理器指令来禁止中断和允许中断。

  笔者选择了目前应用比较广泛的实时操作系统μC/OS-Ⅱ。要移植μC/OS-Ⅱ需要满足以下要求:

  ◇ 处理器的C编译器能产生可重入代码;
  ◇ 用C语言就可以打开和关闭中断;
  ◇ 处理器支持中断,并且能产生定时中断(通常在10~100 Hz之间);
  ◇ 处理器支持能够容纳一定量数据(可能是几千字节)的硬件堆栈;
  ◇ 处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。移植工作包括以下几个内容:
  ◇ 用#define设置一个常量的值(OS_CPU.H);
  ◇ 声明10个数据类型(OS_CPU.H);
  ◇ 用#define声明3个宏(OS_CPU.H);
  ◇ 用C语言编写6个简单的函数(OS_CPU_C.C);
  ◇ 编写4个汇编语言函数(OS_CPU_A.ASM)。

  移植的难点在于实现OS_CPU_A.ASM。这个文件的实现需要十分清楚处理器启动过程和中断处理,以及代码的运行过程。由于TI公司的DSP堆栈从下往上长,所以移植时需要置OS_STK_GROWTH为0。可以简单地使用TIMS320LF28x的中断使能和禁止命令来实现OS_ENTER_CRITICAL()、OS_EXIT_CRITICAL()两个宏。

  以下是移植时OS_CPU_A.ASM文件里任务切换的代码。任务切换时,须时刻注意自己设计的堆栈结构。

_OSCtxSw:
  CALL_CTX_SAVE
  LDPK_OSTCBCur; OSTCBCur>OSTCBStkPtr = SP
  LARAR3, _OSTCBCur
  MAR*, AR3
  SARAR1, * , AR1

_OSIntCtxSw:
  CALL_OSTaskSwHook; OSTaskSwHook()
  LDPK_OSTCBHighRdy; OSTCBCur = OSTCBHighRdy
  BLDD_OSTCBHighRdy,#_OSTCBCur
  LDPK_OSPrioHighRdy; OSPrioCur = OSPrioHighRdy
  BLDD_OSPrioHighRdy,#_OSPrioCur
  LDPK_OSTCBHighRdy; SP=OSTCBHighRdy>OSTCBStkPtr
  LARAR3, _OSTCBHighRdy
  MAR*, AR3
  LARAR1, *
  B_CTX_REST, AR1

结语

  本文详细说明了从上电复位开始,DSP中程序运行的过程;分析了固化在片上ROM的程序以及由编译器自动生成的程序。另外,通过对DSP/BIOS启动、中断执行、从RAM中执行代码等问题的探讨,了解DSP的运行机制,掌握移植实时操作系统的关键技术知识。笔者成功地将实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到了TMS320LF2812数字信号处理器上。

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