ucos在s3c2410上運(yùn)行過(guò)程整體剖析-從main函數(shù)到UCOS初始化完畢
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下面要講解的內(nèi)容基本上都是c語(yǔ)言編寫(xiě)的了,還有一部分代碼是用匯編寫(xiě)的。以下我就以這個(gè)系統(tǒng)移植的實(shí)驗(yàn)源碼為例做詳細(xì)講解。講解的方式是根據(jù)程序執(zhí)行的順序進(jìn)行,如果感覺(jué)有什么難理解的地方,會(huì)做一個(gè)宏觀講解和分析。
好了廢話不多說(shuō),進(jìn)入main()函數(shù)之后做的事情有:
對(duì)硬件平臺(tái)做進(jìn)一步的初始化操作
對(duì)ucos操作系統(tǒng)做初始化操作
對(duì)硬件的初始化主要包括:
初始化時(shí)鐘總線
初始化串口
初始化中斷結(jié)構(gòu)體的相關(guān)內(nèi)容
初始化定時(shí)器
關(guān)于以上的時(shí)鐘的,串口的,還有定時(shí)器的等硬件的具體初始化和使用我不想一一詳細(xì)闡述,這些你都可以通過(guò)查看datasheet自己弄明白的。畢竟我想詳細(xì)講解的是UCOS這個(gè)操作系統(tǒng),只不過(guò)有些硬件知識(shí)是不得不講的。我這里只是做一個(gè)你查資料的一個(gè)索引。
關(guān)于時(shí)鐘頻率初始化的相關(guān)知識(shí):一,你可以查看datasheet的第七章CLOCK & POWER MANAGEMENT的內(nèi)容,也可以參考S3C-2410--2440完全開(kāi)發(fā)流程的第十二個(gè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)和內(nèi)容。
關(guān)于串口的你查看datasheet的第十一章uart的相關(guān)內(nèi)容。
關(guān)于定時(shí)器的你查看datasheet的第十章PWM Timer。
關(guān)于中斷結(jié)構(gòu)體,這是ucos響應(yīng)中斷的統(tǒng)一接口。就是定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體,里面包含了中斷服務(wù)函數(shù)的指針,屏蔽和開(kāi)啟相應(yīng)中斷請(qǐng)求的函數(shù)指針等。整個(gè)中斷的詳細(xì)機(jī)制,我想在ARM平臺(tái)的中斷機(jī)制和ucos如何掛接的時(shí)候詳細(xì)講解。
現(xiàn)把main()函數(shù)的代碼貼出來(lái):
int main(void)
{
ARMTargetInit(); // do target (uHAL based ARM system) initialisation //
//初始化硬件平臺(tái)
OSInit(); // needed by uC/OS-II //
//對(duì)ucos進(jìn)行初始化
OSTaskCreate(Task1, (void *)0, (OS_STK *)&task1_Stack[STACKSIZE-1], Task1_Prio);
OSTaskCreate(Task2, (void *)0, (OS_STK *)&task2_Stack[STACKSIZE-1], Task2_Prio);
OSAddTask_Init(0);
OSStart(); // start the OS //
// never reached //
return 0;
}//main
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void Task1(void *Id)
{
for(;;){
printf("run task1n");
OSTimeDly(1000);
}
}
void Task2(void *Id)
{
for(;;){
printf("run task2n");
OSTimeDly(3000);
}
}
關(guān)于初始化硬件平臺(tái)的部分前面已經(jīng)說(shuō)明了查看哪些資料,就不多說(shuō)了。
講解關(guān)于ucos的初始化前,我要說(shuō)一下這個(gè)ucos操作系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí),以及我講解這個(gè)操作系統(tǒng)的基本方法。
我們都知道操作系統(tǒng)的目標(biāo)就是充分利用計(jì)算機(jī)提供的硬件資源,合理進(jìn)行調(diào)度并為用戶(hù)提供友好的借口。這些資源包括處理器(cpu),內(nèi)存,外圍設(shè)備等,而其中ucos是一個(gè)嵌入式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),它主要管理和調(diào)度的資源就是cpu。我們將剖析它是怎么實(shí)現(xiàn)cpu的較高的利用率的,以及是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的。分析一下我們平時(shí)用電腦那種既能聽(tīng)歌又能同時(shí)打游戲這樣的功能是怎么做到的。分析我們平時(shí)看到的現(xiàn)象和真實(shí)的實(shí)際情況有什么不同點(diǎn)。嘻嘻
我們都知道cpu的核心是一個(gè)叫晶振的東西,它能產(chǎn)生固有的脈沖頻率,cpu就在這種信號(hào)下有規(guī)律的工作,那操作系統(tǒng)是誰(shuí)給提供這種時(shí)序性那,答案是定時(shí)器,定時(shí)器以固定的時(shí)間向cpu發(fā)出中斷請(qǐng)求,而ucos的一些功能都是在定時(shí)器的中斷服務(wù)程序里實(shí)現(xiàn)的。所以定時(shí)器是操作系統(tǒng)必須的硬件,有了定時(shí)器操作系統(tǒng)才有了生命。才能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性?。?!
因此,我將通過(guò)兩條線路來(lái)講解ucos操作系統(tǒng)的執(zhí)行流程:
一:正常的執(zhí)行流程
二:被定時(shí)器中斷后的中斷服務(wù)程序
需要注意的是這兩條線路是交叉執(zhí)行的,因?yàn)槎〞r(shí)器中斷是周期性的,所以不論正常程序執(zhí)行到什么地方定時(shí)器中斷都有可能發(fā)生。其實(shí),就是因?yàn)檫@種打斷性才使操作系統(tǒng)的多任務(wù)調(diào)度有了基礎(chǔ)。這個(gè)當(dāng)你充分從整體的角度理解了ucos操作系統(tǒng),你就知道了。
前面說(shuō)了,ucos主要管理的是處理機(jī)的調(diào)度,那調(diào)度什么那?其實(shí)一個(gè)程序可能因?yàn)槟承┰虿荒芤恢闭加刑幚頇C(jī),比如說(shuō)他在等待一個(gè)資源,它再占用處理機(jī)那就相當(dāng)于占著茅坑不拉屎。所以在有操作系統(tǒng)的時(shí)候,就可以有多個(gè)程序在不同的時(shí)間里占用cpu,這樣有執(zhí)行環(huán)境的程序,我們給他取個(gè)名字叫任務(wù)或者進(jìn)程。而ucos就是決定什么時(shí)候該那個(gè)任務(wù)運(yùn)行的。
所以,在分析源碼之前還是要說(shuō)明一個(gè)重要的概念,那就是任務(wù)(進(jìn)程)。
相信大家對(duì)計(jì)算機(jī)能同時(shí)干這么多活這一現(xiàn)象可能存在疑問(wèn),那是什么機(jī)制讓我們的電腦做到了真正的三心二意那,那當(dāng)然屬操作系統(tǒng)了。它管理著我們的電腦到底該干什么工作了?上一個(gè)工作干到什么程度了。我們也知道程序是一段有順序的解決問(wèn)題的指令。我們的機(jī)器里面只有一個(gè)CPU,但可能有很多解決問(wèn)題的程序,他們肯定要爭(zhēng)奪CPU這個(gè)資源,怎么管理他們,讓他們有條不紊的運(yùn)行下去那。這是我們今天要討論的問(wèn)題,怎么樣,你有什么好的想法嗎?
其實(shí),這個(gè)問(wèn)題也很簡(jiǎn)單,比如咱們現(xiàn)在先不說(shuō)什么程序代碼。我們先說(shuō)一個(gè)類(lèi)似的問(wèn)題。
讓你帶著5個(gè)小孩玩,你的任務(wù)就是看護(hù)這5個(gè)小孩,讓他們不打架,不受傷害,玩的開(kāi)心。
而你現(xiàn)在只有一個(gè)游戲機(jī),而你現(xiàn)在就面臨著這樣一種情況,怎么利用這一個(gè)游戲機(jī)讓所有的孩子都能玩好又不產(chǎn)生矛盾。
要是我解決這個(gè)問(wèn)題的話,我可能會(huì)這樣去做,跟孩子們說(shuō):因?yàn)橹挥幸粋€(gè)游戲機(jī),你們5個(gè)只能輪流著玩這一個(gè)游戲機(jī),沒(méi)人玩半小時(shí),那至于誰(shuí)先玩的問(wèn)題,我們這樣,今天誰(shuí)先來(lái)的這里誰(shuí)就先玩(即誰(shuí)今天來(lái)的早誰(shuí)就先玩)。好了,這個(gè)問(wèn)題到現(xiàn)在為止解決了。不,到真正實(shí)施的時(shí)候可能會(huì)遇到一些問(wèn)題,比如一個(gè)孩子玩夠了半個(gè)小時(shí),是讓他自己自愿提出來(lái)我玩的時(shí)間到了還是有你在旁邊計(jì)時(shí)并強(qiáng)制讓其給另一個(gè)孩子玩。還有每個(gè)孩子玩的游戲進(jìn)度都不一樣,你可能還要保存每一個(gè)孩子玩的進(jìn)度問(wèn)題,因?yàn)槊恳粋€(gè)孩子都只關(guān)心自己玩的游戲而不關(guān)心別的事情。當(dāng)然,還有一些其他的問(wèn)題,一個(gè)孩子特別不懂事,非要提前玩游戲機(jī),你還要考慮這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)然,在實(shí)施過(guò)程中還有很多問(wèn)題,你能想一想還有其他什么問(wèn)題可能在這個(gè)過(guò)程中遇到嗎?
呵呵,看似一件很簡(jiǎn)單的事情,做起來(lái)還真有難度。其實(shí)很多事情都是這樣,在一件事情還沒(méi)有真正做之前做一些計(jì)劃和方案是很難的,因?yàn)槟悴恢罆?huì)遇到什么臨時(shí)情況。但我們一般會(huì)做計(jì)劃,并且要考慮所有可能遇到的情況以及遇到這些情況的處理方案。
好了,閑言少敘,回歸到我們要處理很多程序爭(zhēng)奪一個(gè)CPU的問(wèn)題。顯然,程序沒(méi)有小孩那么智能,它不能聽(tīng)懂一些規(guī)則。因此,我們必須把這些規(guī)則具體化,即用程序代碼去實(shí)現(xiàn)這些規(guī)則。因?yàn)橛?jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)程序。
好了,上面一直說(shuō)程序,這個(gè)很好理解,也就是一個(gè)算法。那這個(gè)算法怎么才能體現(xiàn)出它的具體價(jià)值那,恩,這是一個(gè)事。比如,你寫(xiě)了一個(gè)程序計(jì)算兩個(gè)10以?xún)?nèi)的兩個(gè)數(shù)的加法。那你的目的很明確就是輸入兩個(gè)10以?xún)?nèi)的數(shù),而得到這兩個(gè)數(shù)的結(jié)果。你可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備來(lái)進(jìn)行輸入,可以利用輸出設(shè)備來(lái)進(jìn)行輸出結(jié)果。而程序在計(jì)算機(jī)運(yùn)行一遍的這個(gè)過(guò)程所產(chǎn)生的效果是我們想要的。那把程序中的代碼一一運(yùn)行產(chǎn)生效果的這個(gè)過(guò)程,原來(lái)那一段靜止的代碼就一步步動(dòng)起來(lái)了。當(dāng)然它運(yùn)行起來(lái)了肯定會(huì)需要一些環(huán)境,這些環(huán)境當(dāng)然是計(jì)算機(jī)硬件提供的了,關(guān)于程序運(yùn)行到底需要哪些具體的環(huán)境,我們下面具體探討。那我們給這個(gè)正在在計(jì)算機(jī)內(nèi)部執(zhí)行的這個(gè)程序起個(gè)名字。叫什么那?
別人已經(jīng)起好了,叫進(jìn)程了,或者任務(wù)。
現(xiàn)在大家明白什么叫進(jìn)程了吧,其實(shí)就是一段代碼加上這段代碼在計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行時(shí)所需要的所有環(huán)境。不管現(xiàn)在它運(yùn)行沒(méi)運(yùn)行,一段程序加上可在計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行的能力,我們給他起了個(gè)名字叫進(jìn)程(可能大概的意思是正在運(yùn)行的程序吧)。
這是我對(duì)進(jìn)程(任務(wù))的理解。這是在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中對(duì)底層最基本的一個(gè)抽象。在上面說(shuō)的帶小孩玩的例子中,每一個(gè)小孩就是一個(gè)進(jìn)程(任務(wù))。我會(huì)在下一個(gè)章節(jié)中具體以UCOS為例,