每天进步一点点------SOPC的uC/OS-II应用(一)

uC/OS-II（又名Micro C/OS）是基于嵌入式系统的完整的，可移植、可固化、可裁剪的可剥夺型实时内核，其已经广泛应用在航空飞行器、医疗设备、工业控制等可靠性和稳定性要求较高的场合。该内核的代码也是完全开源的，如果不做商业用途，完全免费。因此对于广大的嵌入式爱好者与工程师们而言，了解OS从uC/OS-II开始不失为一个很好的选择。

         特权同学最近在一边狂啃邵贝贝翻译的《嵌入式实时操作系统uC/OS-II》，一边动手在NIOS II上做一些实践，加深理解和认识。

         拿来自己设计的SF-NIOS2开发套件，使用第3个工程实例（《爱上FPGA开发》第6章的SOPC工程）进行了EDS上的uC/OS-II样板工程测试，对uC/OS-II有一个更感性的认识和体验。废话少说，简单的描述下整个实例过程，也算给手头拥有SF-NIOS2套件的朋友一个参考吧。

 

SOPC硬件修改

         第3个SOPC工程硬件框图如图1所示。在此基础上，咱们需要添加一个10ms定时器，用于作为uC/OS-II的时钟节拍（Clock tick）。

图1

         首先复制第3个工程实例，修改工程文件夹名为nios2ucosii，接着打开工程的SOPC Builder编辑界面，添加一个Interval Timer外设，设置该Timer的定时Period为10ms，如图2所示。

图2

         修改该Timer外设名称为ucosii_timer。

图3

         重新分配地址，如图4所示，点击SystemàAssign Base Addresses。接着点击右下角的Generate生成新的系统。

图4

         完成SOPC新系统的Generate，接着重新编译Quartus II的project。自此，硬件的修改已经就绪。

 

软件工程创建

         如图5所示，打开EDS后，点击FileàNewàNios II Application and BSP from Template新建模板工程。

图5

         如图6所示，在新建工程向导中，选择SOPC Information File name为当前工程目录下的sopcinfo文件。Project name命名为myucosii_prj，选择Project template为Hello MicroC/OS II。最后点击Finish创建工程。

图6

         新建工程出现在工程管理窗口后，右键单击myucosii_prj文件夹，选择NIOS IIàBSP Editor，如图7所示。

图7

         确定Main页面中Common里面的stderr/stdin/stdout均为jtag_uart，sys_clk_timer为ucosii_timer即可。点击Generate更新设置。

图8

         右键点击应用工程，选择Build Project进行软件工程编译。完成后Console窗口打印如图9所示的信息，可见这个uC/OS-II内核以及软件的HAL占用了大约101KB的存储空间，uC/OS-II其实还是很小的，只不过NIOS II各种外设的HAL比较大，不过也都是可以裁剪的。

图9

 

uC/OS-II运行调试

         首先将Quartus II工程产生的sof硬件配置文件烧录到FPGA中。

         接着如图10所示，在线运行uC/OS-II实例工程。

图10

         这个uC/OS-II工程的实验目的只是创建两个task分别打印一串字符，正如readme所描述：

Readme - Hello MicroC/OS-II Hello Software Example

 

Hello_uosii is a simple hello world program running MicroC/OS-II. The

purpose of the design is to be a very simple application that just

demonstrates MicroC/OS-II running on NIOS II. The design doesn't account

for issues such as checking system call return codes. etc.

 

         在NIOS II Console中，我们可以看到最终运行的效果，如图11所示，两个任务所打印的字符串”Hello from task1”和”Hello from task2”循环出现。

图11

 

         主要实例源码如下：

#include

#include"includes.h"

 

/* Definition of Task Stacks */

#define   TASK_STACKSIZE       2048

OS_STK    task1_stk[TASK_STACKSIZE];

OS_STK    task2_stk[TASK_STACKSIZE];

 

/* Definition of Task Priorities */

 

#define TASK1_PRIORITY      1

#define TASK2_PRIORITY      2

 

/* Prints "Hello World" and sleeps for three seconds */

void task1(void* pdata)

{

 while (1)

 {

    printf("Hello from task1\n");

    OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0);

 }

}

/* Prints "Hello World" and sleeps for three seconds */

void task2(void* pdata)

{

 while (1)

 {

    printf("Hello from task2\n");

    OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0);

 }

}

/* The main function creates two task and starts multi-tasking */

int main(void)

{

 

 OSTaskCreateExt(task1,

                  NULL,

                  (void *)&task1_stk[TASK_STACKSIZE-1],

                  TASK1_PRIORITY,

                  TASK1_PRIORITY,

                  task1_stk,

                  TASK_STACKSIZE,

                  NULL,

                  0);

             

              

 OSTaskCreateExt(task2,

                  NULL,

                  (void *)&task2_stk[TASK_STACKSIZE-1],

                  TASK2_PRIORITY,

                  TASK2_PRIORITY,

                  task2_stk,

                  TASK_STACKSIZE,

                  NULL,

                  0);

 OSStart();

 return 0;

}

 

         源码中，一个标准的uC/OS-II工程，实际上应该是初始化时调用OSInit();函数，最后调用OSStart();函数。这里的main函数里虽然没有调用OSInit();函数，实际上在HAL后台外设初始化时候肯定调用了。中间是任务的创建，这里创建两个任务task1和task2，优先级分别为1和2，并且分配了相应的堆栈空间。在两个任务中，分别打印字符串”Hello from task1”和”Hello from task2”，字符串打印后调用OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0);函数做了3s的延时。如果修改这个延时时间，打印效果会发生改变，根据延时的情况，Console窗口出现的打印字样频率和速度会不一样。

         NIOS II上的uC/OS-II移植，就这么简单。