建立一个属于自己的AVR的RTOS[1].doc

建立一种属于自己的AVR的RTOS自从以来，对单片机的RTOS的学习和应用的热潮可谓一浪高过一浪.，在离开校园前的，非典的那几种月，在华师的后门那里买了本邵贝贝的《UCOSII》，通读了几次，没有实验器材，也不了了之 在21IC上，人们都可以看到杨屹写的有关UCOSII在51上的移植，于是掀起了51上的RTOS的热潮 再后来，陈明计先生推出的small rots，展示了一种用在51上的微内核，足以在52上进行任务调度 前段时间，在ouravr上面开有专门有关AVR的Rtos的专栏，并且不少的兄弟把自己的作品拿出来，着实开了不 少眼界这时，我重新回忆了使用单片机的经历，觉得很有必要，从主线上对单片机的RTOS的知识进行整顿，于是，我开始了编写一种用在AVR单片机的 RTOS 当时，我所有的知识和资源有： Proteus6.7可以用来模拟仿真avr系列的单片机 WinAVR v2.0.5.48 基于GCC AVR的编译环境，好处在于可以在C语言中插入asm的语句mega8 1K的ram有8K的rom,是开发8位的RTOS的一种抱负的器件，并且我对它也比较熟悉。

写UCOS的Jean J.Labrosse在她的书上有这样一句话，“徐徐地，我自然会想到，写个实时内核直有那么难吗？不就是不断地保存，恢复CPU的那些寄存器嘛 好了，当这一切准备好后，我们就可以开始我们的Rtos for mega8的实验之旅了 本文列出的例子，所有完整可用只需要一种文献就可以编译了我相信，只要合适可用，最简朴的就是最佳的，这样可以排除某些不必要的干扰，让人们专注到每一种过程的学习第一篇：函数的运营 在一般的单片机系统中，是此前后台的方式(大循环+中断)来解决数据和作出反映的 例子如下: makefile的设定:运营WinAvr中的Mfile，设定如下 MCU Type: mega8 Optimization level: s Debug format :AVR-COFF C/C++ source file: 选译要编译的C文献 #include void fun1(void) { unsigned char i=0; while(1) { PORTB=i++; PORTC=0x01<<(i%8); } } int main(void) { fun1(); } 一方面，提出一种问题：如果要调用一种函数，真是只能以上面的方式进行吗？ 相信学习过C语言的各位会回答，No!我们尚有一种方式，就是“用函数指针变量调用函数”，如果人们都和我同样，当时的教科书是谭浩强先生的《C程序设计》的话，请找回书的第9.5节。

例子：用函数指针变量调用函数 #include void fun1(void) { unsigned char i=0; while(1) { PORTB=i++; PORTC=0x01<<(i%8); } } void (*pfun)(); //指向函数的指针 int main(void) { pfun=fun1; // (*pfun)(); //运营指针所指向的函数 } 第二种，是“把指向函数的指针变量作函数参数” #include void fun1(void) { unsigned char i=0; while(1) { PORTB=i++; PORTC=0x01<<(i%8); } } void RunFun(void (*pfun)()) //获得了要传递的函数的地址 { (*pfun)(); //在RunFun中，运营指针所指向的函数 } int main(void) { RunFun(fun1); //将函数的指针作为变量传递 } 看到上面的两种方式，诸多人也许会说，“这的确不错”，但是这样与我们想要的RTOS，有什么关系呢？各位请细心向下看。

如下是GCC对上面的代码的编译的状况： 对main()中的RunFun(fun1); 的编译如下 ldi r24,lo8(pm(fun1)) ldi r25,hi8(pm(fun1)) rcall RunFun 对void RunFun(void (*pfun)())的编译如下 /*void RunFun(void (*pfun)())*/ /*(*pfun)();*/ .LM6: movw r30,r24 icall ret 在调用void RunFun(void (*pfun)())的时候，的确可以把fun1的地址通过r24和r25传递给RunFun()但是，RTOS如何才干有效地运用函数的地址呢？第二篇： 人工堆栈在单片机的指令集中，一类指令是专门与堆栈和PC指针打道的，它们是 rcall 相对调用子程序指令 icall 间接调用子程序指令 ret 子程序返回指令 reti 中断返回指令 对于ret和reti，它们都可以将堆栈栈顶的两个字节被弹出来送入程序计数器PC中，一般用来从子程序或中断中退出。

其中reti还可以在退出中断时，重开全局中断使能 有了这个基本，就可以建立我们的人工堆栈了 例： #include void fun1(void) { unsigned char i=0; while(1) { PORTB=i++; PORTC=0x01<<(i%8); } } unsigned char Stack[100]; //建立一种100字节的人工堆栈 void RunFunInNewStack(void (*pfun)(),unsigned char *pStack) { *pStack--=(unsigned int)pfun>>8; //将函数的地址高位压入堆栈， *pStack--=(unsigned int)pfun; //将函数的地址低位压入堆栈， SP=pStack; //将堆栈指针指向人工堆栈的栈顶 __asm__ __volatile__("RET \n\t"); //返回并开中断,开始运营fun1() } int main(void) { RunFunInNewStack(fun1,&Stack[99]); } RunFunInNewStack(),将指向函数的指针的值保存到一种unsigned char的数组Stack中，作为人工堆栈。

并且将栈顶的数值传递组堆栈指针SP,因此当用"ret"返回时，从SP中恢复到PC中的值，就 变为了指向fun1()的地址，开始运营fun1(). 上面例子中在 RunFunInNewStack()的最后一句嵌入了汇编代码 "ret",事实上是可以清除的由于在RunFunInNewStack ()返回时，编译器已经会加上"ret"我特意写出来，是为了让人们看到用"ret"作为返回后运营fun1()的过程 第三篇：GCC中对寄存器的分派与使用在诸多用于AVR的RTOS中，都会有任务调度时，插入如下的语句： 入栈： __asm__ __volatile__("PUSH R0 \n\t"); __asm__ __volatile__("PUSH R1 \n\t"); ...... __asm__ __volatile__("PUSH R31 \n\t"); 出栈 __asm__ __volatile__("POP R31 \n\t"); ...... __asm__ __volatile__("POP R1 \n\t"); __asm__ __volatile__("POP R0 \n\t"); 一般人们都会觉得，在任务调度开始时，固然要将所有的通用寄存器都保存，并且还应当保存程序状态寄存器SREG。

然后再根据相反的顺序，将新任务的寄存器的内容恢复 但是，事实真的是这样吗？如果人们看过陈明计先生写的small rots51,就会发现，它所保存的通用寄存器但是是4组通用寄存器中的1组 在Win AVR中的协助文献 avr-libc Manual中的 Related Pages中的Frequently Asked Questions,其实有一种问题是 "What registers are used by the C compiler? " 回答了编译器所需要占用的寄存器一般状况下，编译器会先用到如下寄存器 1 Call-used registers (r18-r27, r30-r31): 调用函数时作为参数传递，也就是用得最多的寄存器 2 Call-saved registers (r2-r17, r28 -r29): 调用函数时作为成果传递,当中的r28和r29也许会被作为指向堆栈上的变量的指针 3 Fixed registers (r0, r1): 固定作用r0用于寄存临时数据，r1用于寄存0 尚有另一种问题是"How to permanently bind a variable to a register?",是将变量绑定到通用寄存器的措施。

并且我发现，如果将 某个寄存器定义为变量，编译器就会不将该寄存器分派作其他用途这对RTOS是很重要的 在"Inline Asm"中的"C Names Used in Assembler Code"明确表达,如果将太多的通用寄存器定义为变量，刚在编译的过程中，被定义的变量仍然也许被编译器占用 人们可以比较如下两个例子，看看编译器产生的代码：(在*.lst文献中) 第一种例子：没有定义通用寄存器为变量 #include unsigned char add(unsigned char b,unsigned char c,unsigned char d) { return b+c*d; } int main(void) { 。