STM32F4移植ucos

本篇目标：从搭建工程开始，一步步在 STM32F407ZGT6 上移植 ucos_ii 操作系统

材料准备：

stm32库文件：stm32f4官方库函数文件（stm32f4官网库函数资料）
ucos_ii源文件：ucos_ii操作系统官方源代码文件（ucos_ii官网资料）
移植工程：stm32f4移植ucos_II最终工程（stm32f4移植ucos_ii工程）

搭建stm32f4工程

建立如下文件夹，方便整理和拷贝：
解压stm32库函数包，进行文件的拷贝：
（1）将 STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.7.1\Libraries\STM32F4xx_
StdPeriph_Driver 文件夹下的两个文件夹拷贝到fwlib文件夹；
（2）将 Libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates\arm 文件夹下的 startup_stm32f40_41xxx.s 拷贝到startup文件夹；
（3）将 Libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates 文件夹下的 system_stm32f4xx.c 拷贝到misis文件夹；
（4）将 Libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include 文件夹下的两个文件拷贝到misis文件夹；
（5）将 Libraries\CMSIS\Include 文件夹下的 core_cm4.h 、core_cmFunc.h 、core_cmInstr.h 、core_cmSimd.h 拷贝到misis文件夹；
（6）在 Project\STM32F4xx_StdPeriph_Examples 文件夹下随便找一个工程例子，将其中的 main.c 、stm32f4xx_conf.h 、stm32f4xx_it.c 、stm32f4xx_it.h 拷贝到user文件夹；
建立keil工程如图：
keil工程修改：
（1）删除main.c所有内容，只写一个main函数；
（2）删除stm32f4xx.h中的包含头文件#inlcude”main.h”；
（3）打开配置工程页面；在output中勾上creat hex file；在C/C++中Define处输入 STM32F40_41xxx,USE_STDPERIPH_DRIVER ；在C/C++中inlucde paths处添加所有头文件的路径，如图；
编译，通过即可；

移植ucos_ii操作系统

在ucos_II文件下建立Ports和Source文件夹
解压ucos_ii源代码文件：
（1）将 Micrium\Software\uCOS-II\Source 文件夹下的所有文件拷贝到Source文件夹；
（2）将 Micrium\Software\uCOS-II\Ports\ARM-Cortex-M4\Generic\
RealView 文件夹下的所有文件拷贝到Ports文件夹；
（3）将 Micrium\Examples\ST\STM3240G-EVAL\OS2 文件夹下的app_cfg.h 、os_cfg.h拷贝到user文件夹；
（4）在user文件夹下创建sys_cfg.c 、sys_cfg.h新文件；
将文件添加进keil工程里面如图：

接下来开始修改ucos_ii源码

注释 app_cfg.h中的 #include “cpu.h”和 void App_SerPrintf (CPU_CHAR *format, …);（136-137行）
注释 os_cpu.h 中的 void OS_CPU_SysTickHandler (void); 和 void OS_CPU_
SysTickInit (INT32U cnts);（185-186行）
打开文件 os_cfg.h ，修改 OS_APP_HOOKS_EN 的定义值为0（30行）；修改 OS_TICKS_PER_SEC 的定义值为 1000（51行）；修改 OS_MEM_EN 的定义值为1（98行）；修改 OS_TMR_EN 的定义值为 1（139行）；
打开文件os_cpu_c.c ，注释 #include “lib_def.h”（53行）；注释 #if (OS_CPU_ARM_FP_EN == DEF_ENABLED) 与 #endif之间的所有内容（317-354行）；注释 OS_CPU_SysTickHandler 整个函数内容（461-473行）；注释 OS_CPU_SysTickInit 整个函数内容（488-507行）；
打开文件startup_stm32f40_41xxx.s 文件，将所有的 PendSV_Handler 替换成 OS_CPU_PendSVHandler （共3处，替换前需要将文件的只读属性去掉才能够修改文件）；
打开stm32f4xx_it.c文件，添加头文件 #include “ucos_ii.h”；找到 SysTick_Handler 函数（146行），添加以下程序：

void SysTick_Handler(void)
{OSIntEnter();OSTimeTick();OSIntExit();
}

打开 sys_cfg.c 和 sys_cfg.h，编写一些函数：

sys_cfg.c：

#include "stm32f4xx.h"
#include "os_cfg.h"
#include "sys_cfg.h"/**** 函数名称 : OS_CPU_SysTickInit();** 函数描述 : 滴答定时器设定;** 传递值   : 无;** 返回值   : 无;***/
void OS_CPU_SysTickInit(void)
{RCC_ClocksTypeDef rcc_clocks;/* 获取系统时钟 */RCC_GetClocksFreq(&rcc_clocks);/* 设置滴答定时器溢出计数值 */SysTick_Config(rcc_clocks.HCLK_Frequency / OS_TICKS_PER_SEC);
}void Sys_Config(void)
{}

sys_cfg.h：

#ifndef  SYS_CFG_H
#define  SYS_CFG_Hvoid OS_CPU_SysTickInit(void);
void Sys_Config(void);#endif

至此为止，ucos_ii的源码修改结束，接下来就是ucos_ii初始化和任务的创建；

ucos_ii初始化

修改main.c文件，添加相关头文件，添加任务相关宏定义，修改main函数如下：

#include "app_cfg.h"
#include "sys_cfg.h"
#include "ucos_ii.h"
#include "task_start.h"#define  APP_TASK_START_PRIO                     10u
#define  APP_TASK_START_STK_SIZE                128ustatic OS_STK App_TaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE];int main(void)
{/* stm32系统初始化配置 */Sys_Config();/* ucos_ii初始化 */OSInit();/* 创建ucos_ii初始化任务 TASK_START */OSTaskCreateExt(APP_TASK_START,(void    *)0,(OS_STK  *)&App_TaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE - 1],(INT8U    )APP_TASK_START_PRIO,(INT16U   )APP_TASK_START_PRIO,(OS_STK  *)&App_TaskStartStk[0],(INT32U   )APP_TASK_START_STK_SIZE,(void    *)0,(INT16U)(OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR));/* 开始 ucos_ii */                            OSStart();return 0;
}

在task文件夹下创建文件 task_start.c 和 task_start.h，并添加进keil工程，打开文件添加头文件，宏定义，以及初始任务：

task_start.c：

#include "app_cfg.h"
#include "sys_cfg.h"
#include "ucos_ii.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include "task_led.h"#define  APP_TASK_USER_GREEN_PRIO     6u
#define  APP_TASK_USER_RED_PRIO       8u
#define  APP_TASK_USER_STK_SIZE       128ustatic OS_STK   App_TaskGreenStk[APP_TASK_USER_STK_SIZE];
static OS_STK   App_TaskRedStk[APP_TASK_USER_STK_SIZE];static void APP_TASK_GREEN (void *p_arg);
static void APP_TASK_RED   (void *p_arg);/**** 函数名称 : APP_TASK_START();** 函数描述 : ucos_ii 初始化任务;** 传递值   : 无;** 返回值   : 无;***/
void APP_TASK_START(void *p_arg)
{ OS_CPU_SR cpu_sr;(void)p_arg;/* 配置滴答定时器，此函数调用位置为第一个创建任务开头 */OS_CPU_SysTickInit();/* 关中断 */                   OS_ENTER_CRITICAL();/* 创建绿灯任务 */                 OSTaskCreateExt(APP_TASK_GREEN,(void    *)0,(OS_STK *)&App_TaskGreenStk[APP_TASK_USER_STK_SIZE - 1],(INT8U   )APP_TASK_USER_GREEN_PRIO,(INT16U  )APP_TASK_USER_GREEN_PRIO,(OS_STK *)&App_TaskGreenStk[0],(INT32U  )APP_TASK_USER_STK_SIZE,(void   *)0,(INT16U  )(OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR));/* 创建红灯任务 */               OSTaskCreateExt(APP_TASK_RED,(void   *)0,(OS_STK *)&App_TaskRedStk[APP_TASK_USER_STK_SIZE - 1],(INT8U   )APP_TASK_USER_RED_PRIO,(INT16U  )APP_TASK_USER_RED_PRIO,(OS_STK *)&App_TaskRedStk[0],(INT32U  )APP_TASK_USER_STK_SIZE,(void   *)0,(INT16U  )(OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR));/* 删除任务自身 */               OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);/* 关中断 */OS_EXIT_CRITICAL();
}

task_start.h：

#ifndef  TASK_START_H
#define  TASK_START_Hvoid APP_TASK_START(void *p_arg);#endif

ucos_ii建立用户任务

首先需要初始化stm32的GPIO口，在sys_cfg.c中修改和添加下列函数：

/**** 函数名称 : GPIO_Configuration();** 函数描述 : GPIO初始化配置;** 传递值   : 无;** 返回值   : 无;***/
static void GPIO_Configuration(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;      RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE,ENABLE);RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD,ENABLE); RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);/* 关闭所有灯 */GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7);GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_9);
}/**** 函数名称 : Sys_Config();** 函数描述 : 系统初始化配置;** 传递值    : 无;** 返回值   : 无;***/
void Sys_Config(void)
{/* 配置GPIO口 */GPIO_Configuration();
}

在task文件夹下创建文件 task_led.c 和 task_led.h，并添加进keil工程，打开文件添加led任务函数：

task_led.c：

#include "stm32f4xx.h"
#include "ucos_ii.h"#define LED_RED_OFF     GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7);
#define LED_RED_ON      GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7);#define LED_GREEN_OFF   GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_9);
#define LED_GREEN_ON    GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_9);/**** 函数名称 : APP_TASK_GREEN();** 函数描述 : 绿灯任务;** 传递值   : 无;** 返回值   : 无;***/
void APP_TASK_GREEN(void *p_arg)
{for (;;){/* 红灯亮 */LED_GREEN_ON;/* 延时0.5s，并任务切换 */OSTimeDly(500);/* 红灯灭 */LED_GREEN_OFF;/* 延时0.5s，并任务切换 */OSTimeDly(500);}
}/**** 函数名称 : APP_TASK_RED();** 函数描述 : 红灯任务;** 传递值   : 无;** 返回值   : 无;***/
void APP_TASK_RED(void *p_arg)
{for (;;){/* 红灯亮 */LED_RED_ON;/* 延时0.25s，并任务切换 */OSTimeDly(250);/* 红灯灭 */LED_RED_OFF;/* 延时0.25s，并任务切换 */OSTimeDly(250);}
}

task_led.h：

#ifndef  TASK_LED_H
#define  TASK_LED_Hvoid APP_TASK_GREEN (void *p_arg);
void APP_TASK_RED   (void *p_arg);#endif

至此，移植工作全部完成，编译，下载；成功后会发现两个led闪烁，就相当于两个led灯的任务相互交替进行，互不影响；

小结：每个裸板移植 ucos_ii 方法都是想通的，整理觉得移植ucos_ii比较重要的几个点：

滴答定时器的配置，包括滴答定时器的初始化配置其计数值，以及滴答定时器溢出中断中函数的调用；
任务调度，在每个创建的任务中必须使用延时函数、挂起函数或者删除函数，才能使多个任务进行相互切换，调用的以上函数最终都会调用用汇编写的任务切换函数 OSCtxSw() ，所以任务切换相关代码也是重要的一部分；

总结：从移植 ucos_ii 到移植 lwip 经过了很漫长的过程，终于也算移植成功了，所以先写了对 ucos_ii 的移植，之后再在此基础上再写 lwip 的移植，共勉

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