今日学习嵌入式实时操作系统RTOS：UC/OS-III实时操作系统

本文只是个人学习笔记备忘用，附图、描述等 部分都是对网上资料的整合......

文章主要研究如何将UC/OS-III 移植到 STM32 F407VET6上，提供测试工程下载

 （2024.5.21 文章未写完，测试有问题，以后再说）

 （2024.5.22 系统移植失败，测试有问题，以后再说）

 附言：网络上的资料真是参差不齐，整整浪费我一天时间......

目录

UCOS基础知识：

任务的五种状态:

 任务五种状态转换图：

UCOS-III的三大列表：

UCOS-III系统配置文件说明：

UC/OS-III移植(STM32F4):

添加 UC/OS-III 源码部分：

修改system_stm32f4xx.s启动文件代码：

修改/确定 系统时钟(SysTick)内核：

修改CONFIG/app_cfg.h:

修改CONFIG/includes.h ：

尝试编写简单的 UC/OS-III 任务例程：

先引用头文件：

定义任务栈大小/优先级：

定义任务控制块TCB:

定义任务栈：

定义任务主体函数:

创建任务TASK1-2-3：

CPU_SR_ALLOC();  

OS_CRITICAL_ENTER();  

OS_CRITICAL_EXIT();

启动UCOS III 系统函数：

主函数调用情况展示：

测试效果展示：

整体测试工程下载：

网上学习资料网址贴出：

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UCOS基础知识：

任务的五种状态:

 任务五种状态转换图：

1、被创建的任务，初始状态均为就绪态
2、被删除的任务，会转为休眠态
3、仅就绪态和中断态可转变成运行态
4、其他状态的任务想运行，必须先转变成就绪

UCOS-III的三大列表：

UCOS-川主要有三大类列表用来跟踪任务状态：

就绪列表  准备运行的任务将放在就绪列表：OSRdyList[x],其中x代表任务优先级数值
Tick列表   正在等待延时超时或挂起的对象超时的任务，将放在OSTickList
挂起列表   当任务等待信号量、事件时，任务将放置在挂起列表PendList

UCOS-III系统配置文件说明：

以下就是我们接下来需要移植的 部分文件，他们的作用大致各自如下：

UC/OS-III移植(STM32F4):

本次尝试移植UC/OS-III 于立创梁山派天空星开发板上，芯片型号是STM32F407VET6

其中UC/OS-III 的源码可以在整体工程下载中的压缩包内找到

注意：这里的源码是被我阉割过的，削除了官方文件中不必要的文件与目录

其次就是网络上那些所谓提供UC/OS源码或者教程的，如果没有移植成功的工程供下载的案例，基本都是垃圾！浪费时间！不是缺少文件，就是解释不详细，缺步漏步！

本人也是在艰难的学习中掉进太多移植源码方面的坑里了.........

添加 UC/OS-III 源码部分：

在工程中新建几个分组：

uC-OS3/CPU

uC-OS3/LIB

uC-OS3/PORT

uC-OS3/SOURCE

uC-OS3/CONFIG
 

点击uC-OS3/CPU–>Add Files

UC-OSIII/CPU添加以下文件，如果只查找到一个，请将文件类型(I)选为 ALL files(''.'')

点击uC-OS3/CPU–>Add Files

UCOSIII\bsp添加以下文件，如果只查找到一个，请将文件类型(I)选为 ALL files(''.'')

点击uC-OS3/LIB–>Add Files

UCOSIII\uC-LIB添加以下所有文件，如果只查找到一个，请将文件类型(I)选为 ALL files(''.'')

点击uC-OS3/PORT–>Add Files

UCOSIII\uCOS-III\Ports添加以下所有文件，如果只查找到一个，请将文件类型(I)选为 ALL files(''.'')

点击uC-OS3/SOURCE–>Add Files

UCOSIII\uCOS-III\Source添加以下所有文件，如果只查找到一个，请将文件类型(I)选为 ALL files(''.'')

uC-OS3/CONFIG添加文件：

UCOSIII\config添加以下所有文件，如果只查找到一个，请将文件类型(I)选为 ALL files(''.'')

最后别忘记在魔棒中添加各个文件路径：

补：补充添加一条bsp的路径，之前忘记添加了，导致报错......

添加结束，编译看看有无报错缺漏：

这里也是完美无报错的典范了哈哈哈......

修改system_stm32f4xx.s启动文件代码：

打开工程自带的 system_stm32f4xx.s启动文件(这是启动文件，不是UC/OS源码！)

我们需要对其进行一些修改：

1

第80行框出代码修改：

                DCD     OS_CPU_PendSVHandler             ; PendSV HandlerDCD     OS_CPU_SysTickHandler            ; SysTick Handler

第220行框出代码修改：

OS_CPU_PendSVHandler\PROCEXPORT  OS_CPU_PendSVHandler       [WEAK]B       .ENDP
OS_CPU_SysTickHandler\PROCEXPORT  OS_CPU_SysTickHandler      [WEAK]B       .ENDP

最后编译检查无问题：

修改/确定 系统时钟(SysTick)内核：

这里我还特意出去学习了一下系统内核时钟的初始化等知识：并附文：

STM32F407VET6 学习笔记3：内核定时器SystemTick（SysTick）初始化中断-CSDN博客

/*** This function will initial stm32 board.*/
void board_init(void)
{/* NVIC Configuration */
#define NVIC_VTOR_MASK              0x3FFFFF80
#ifdef  VECT_TAB_RAM/* Set the Vector Table base location at 0x10000000 */SCB->VTOR  = (0x10000000 & NVIC_VTOR_MASK);
#else  /* VECT_TAB_FLASH  *//* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */SCB->VTOR  = (0x08000000 & NVIC_VTOR_MASK);
#endifSysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK); //Systick 时钟源频率168M// 计算SysTick重装载值（SystemCoreClock为168MHz，希望SysTick中断频率为1ms(1000 Hz)）//SysTick_LOAD = (SystemCoreClock / TickRate) - 1uint32_t reload = SystemCoreClock / 1000 - 1; // 1ms中断频率  SysTick->LOAD = reload;  // 清除SysTick当前值并启动SysTick，同时使能中断SysTick->VAL  = 0; // 清空当前值  SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  /* 设置NVIC优先级分组 */  // 4位抢占优先级和0位子优先级  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);   /* 设置SysTick中断的优先级 */  // 设置SysTick的抢占优先级为3（最低），没有子优先级（因为分组4没有子优先级位）  NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 3); // 注意：优先级值根据分组设置可能有所不同 }

// 声明SysTick中断处理函数  
void SysTick_Handler(void)
{OSIntEnter();		      //进入中断OSTimeTick();       //调用ucos的时钟服务程序               OSIntExit();        //触发任务切换软中断
}

修改CONFIG/app_cfg.h:

#define APP_CFG_SERIAL_EN        DEF_ENABLED ------>

#define APP_CFG_SERIAL_EN        DEF_DISABLED

改后如下：

#define APP_TRACE BSP_Ser_Printf --------> #define APP_TRACE (void)

修改CONFIG/includes.h ：

尝试编写简单的 UC/OS-III 任务例程：

先引用头文件：

/*****************UC/OS头文件***************/
#include "os.h"
#include "os_cpu_bsp.h"
#include <app_cfg.h>
#include <cpu_core.h>
#include <os_app_hooks.h>
#include <cpu.h>
/* USER CODE END Includes */

定义任务栈大小/优先级：

//任务栈大小定义
#define  START_STK_SIZE                     128
#define  TASK1_STK_SIZE                     128
#define  TASK2_STK_SIZE                     128
#define  TASK3_STK_SIZE                     128

//任务优先级定义
#define  APP_TASK_START_PRIO                     4
#define  APP_TASK_1_PRIO                         5
#define  APP_TASK_2_PRIO                         6
#define  APP_TASK_3_PRIO                         7

定义任务控制块TCB:

//创建任务控制块
static OS_TCB Start_Task_TCB;
static OS_TCB Task1_TCB;
static OS_TCB Task2_TCB;
static OS_TCB Task3_TCB;

定义任务栈：

//任务堆栈	
CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
CPU_STK TASK1_TASK_STK[TASK1_STK_SIZE];
CPU_STK TASK2_TASK_STK[TASK2_STK_SIZE];
CPU_STK TASK3_TASK_STK[TASK3_STK_SIZE];

定义任务主体函数:

这个放置在主函数下面吧就：

任务里面一定要有阻塞延时，如果这个任务的优先级最高且没有阻塞延时，那么操作系统就只会执行这一个任务，其他的任务就得不到执行。

注意：这里的    OSTimeDly ( 2000, OS_OPT_TIME_DLY, & err ); 对应的延时 不仅与 内传的参数 有关 还与 内核定时器SystemTick 有关：

创建任务TASK1-2-3：

各个TASK的任务如下描述：

//TASK_1 报告自己执行次数(2s),并在执行8次后删除 TASK_2

//TASK_2 串口报告自己执行的次数 (4s)

//这里的 TASK_3 会每隔 17S 恢复TASK_2 (全新的开始)
/*
    创建一个全新的任务实例，而不是简单地“恢复”一个已经被删除的任务。
  这意味着新的任务实例将拥有自己独立的堆栈（stack）和其他资源，而原来的任务实例（如果已经被删除）的资源将被释放
*/

//TASK_1 报告自己执行次数(2s),并在执行8次后删除 TASK_2
void TASK_1(void)
{OS_ERR  err;			// 定义一个“错误” 变量用来存放一些错误的类型int TASK1_num=0;  //记录任务TASK_1执行次数//在某些嵌入式系统中，进入和退出关键区域可能需要禁用中断，以防止在关键代码执行过程中被中断打断。	CPU_SR_ALLOC();   //为保存和恢复CPU的状态寄存器（Status Register）或中断状态做准备工作。OS_CRITICAL_ENTER();/* 此处添加不希望被打断的硬件初始化代码等......*/OS_CRITICAL_EXIT();while(1){TASK1_num++;	//任务TASK_1执行次数加1if(TASK1_num%8==0){OSTaskDel((OS_TCB*)&Task2_TCB,&err);	        //任务1每执行8次后(即16s时) 删除掉任务2printf("TASK_1 has Deleted the TASK_2 !\r\n");//打印报告	任务1 删除了 任务2}UsartPrintf(USART1,"TASK_1 has Carred out %d times! \r\n",TASK1_num);	//打印测试字符串(并报告TASK_1执行次数)OSTimeDly ( 2000, OS_OPT_TIME_DLY, & err ); //使当前任务延迟指定的时间(2s):  (让当前任务放弃CPU一段时间,CPU让给其余任务)}
}//TASK_2 串口报告自己执行的次数 (4s)
void TASK_2(void)
{OS_ERR  err;			// 定义一个“错误” 变量用来存放一些错误的类型int TASK2_num=0;  //记录任务TASK_2执行次数while(1){UsartPrintf(USART1,"TASK_2 has Carred out %d times! \r\n",TASK2_num);	//打印测试字符串(并报告TASK_2执行次数)OSTimeDly ( 4000, OS_OPT_TIME_DLY, & err );//使当前任务延迟指定的时间(4S):  (让当前任务放弃CPU一段时间,CPU让给其余任务) }
}//这里的 TASK_3 会每隔 17S 恢复TASK_2 (全新的开始)
/*创建一个全新的任务实例，而不是简单地“恢复”一个已经被删除的任务。这意味着新的任务实例将拥有自己独立的堆栈（stack）和其他资源，而原来的任务实例（如果已经被删除）的资源将被释放
*/
void TASK_3(void)
{OS_ERR  err;			// 定义一个“错误” 变量用来存放一些错误的类型int TASK3_num=0;  //记录任务TASK_3执行次数CPU_SR_ALLOC();OS_CRITICAL_ENTER();	//进入临界区			 //重新创建TASK2任务OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Task2_TCB,		(CPU_CHAR	* )"TASK_2", 		(OS_TASK_PTR )TASK_2, 			(void		* )0,					(OS_PRIO	  )TASK2_PRIO,     	(CPU_STK   * )&TASK2_TASK_STK[0],	(CPU_STK_SIZE)TASK2_STK_SIZE/10,	(CPU_STK_SIZE)TASK2_STK_SIZE,		(OS_MSG_QTY  )0,					(OS_TICK	  )0,					(void   	* )0,				(OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR 	* )&err);	OS_CRITICAL_EXIT();	//退出临界区	 		while(1){UsartPrintf(USART1,"TASK_3 has Resume the TASK_2 %d times! \r\n",TASK3_num);	//打印测试字符串(并报告TASK_3执行次数)							 OSTimeDly ( 17000, OS_OPT_TIME_DLY, & err );//使当前任务延迟指定的时间(17S):  (让当前任务放弃CPU一段时间,CPU让给其余任务) }
}//开始任务任务函数
void start_task(void *p_arg)
{OS_ERR err;CPU_SR_ALLOC();p_arg = p_arg;CPU_Init();
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0uOSStatTaskCPUUsageInit(&err);  	//统计任务                
#endif#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN		//如果使能了测量中断关闭时间CPU_IntDisMeasMaxCurReset();	
#endif#if	OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN  //当使用时间片轮转的时候//使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5msOSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);  
#endif	OS_CRITICAL_ENTER();	//进入临界区//创建TASK1任务OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Task1_TCB,				          //任务控制块(CPU_CHAR	* )"TASK_1", 	 		                  //任务名字	(OS_TASK_PTR )TASK_1, 			            //任务函数(void		* )0,					                //传递给任务函数的参数					(OS_PRIO	  )TASK1_PRIO,     (CPU_STK   * )&TASK1_TASK_STK[0],	(CPU_STK_SIZE)TASK1_STK_SIZE/10,	(CPU_STK_SIZE)TASK1_STK_SIZE,		(OS_MSG_QTY  )0,					(OS_TICK	  )0,					(void   	* )0,					(OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,(OS_ERR 	* )&err);				//创建TASK2任务OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Task2_TCB,		(CPU_CHAR	* )"TASK_2", 		(OS_TASK_PTR )TASK_2, 			(void		* )0,					(OS_PRIO	  )TASK2_PRIO,     	(CPU_STK   * )&TASK2_TASK_STK[0],	(CPU_STK_SIZE)TASK2_STK_SIZE/10,	(CPU_STK_SIZE)TASK2_STK_SIZE,		(OS_MSG_QTY  )0,					(OS_TICK	  )0,					(void   	* )0,				(OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR 	* )&err);		//创建TASK3任务OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Task3_TCB,		(CPU_CHAR	* )"TASK_3", 		(OS_TASK_PTR )TASK_3, 			(void		* )0,					(OS_PRIO	  )TASK3_PRIO,     	(CPU_STK   * )&TASK3_TASK_STK[0],	(CPU_STK_SIZE)TASK3_STK_SIZE/10,	(CPU_STK_SIZE)TASK3_STK_SIZE,		(OS_MSG_QTY  )0,					(OS_TICK	  )0,					(void   	* )0,				(OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR 	* )&err);	OS_CRITICAL_EXIT();	//退出临界区OSTaskDel((OS_TCB*)0,&err);	//删除start_task任务自身
}

CPU_SR_ALLOC();  

OS_CRITICAL_ENTER();  

OS_CRITICAL_EXIT();

	//在某些嵌入式系统中，进入和退出关键区域可能需要禁用中断，以防止在关键代码执行过程中被中断打断。	CPU_SR_ALLOC();   //为保存和恢复CPU的状态寄存器（Status Register）或中断状态做准备工作。/*OS_CRITICAL_ENTER();这个函数通常用于进入一个关键区域。在进入关键区域之前，它可能会禁用中断（如果之前通过CPU_SR_ALLOC();已经做了相关准备），或者通过其他机制（如锁）来确保没有其他线程或中断可以访问当前线程正在使用的共享资源。通过禁用中断或获得锁，OS_CRITICAL_ENTER();确保了代码的关键部分在执行时不会被其他任务或中断打断，从而保证了数据的一致性和操作的原子性。*/OS_CRITICAL_ENTER();/*OS_CRITICAL_EXIT();这个函数用于退出之前由OS_CRITICAL_ENTER();进入的关键区域。在退出关键区域时，它可能会重新启用之前被禁用的中断，或者释放之前获得的锁。这样做允许其他任务或中断再次访问之前被保护的共享资源*/OS_CRITICAL_EXIT();

启动UCOS III 系统函数：

//启动UCOS III 系统 ！
void UCOS_III_init(void)
{OS_ERR err;CPU_SR_ALLOC();OSInit(&err);		      //初始化UCOSIIIOS_CRITICAL_ENTER();	//进入临界区			 //创建开始任务OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Start_Task_TCB,		      //任务控制块(CPU_CHAR	* )"start_task", 		            //任务名字(OS_TASK_PTR )start_task, 			    //任务函数(void		* )0,					            //传递给任务函数的参数(OS_PRIO	  )START_TASK_PRIO,       //任务优先级(CPU_STK   * )&START_TASK_STK[0],	//任务堆栈基地址(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE/10,	  //任务堆栈深度限位(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE,		  //任务堆栈大小(OS_MSG_QTY  )0,				//任务内部消息队列能够接收的最大消息数目,为0时禁止接收消息(OS_TICK	  )0,					//当使能时间片轮转时的时间片长度，为0时为默认长度，(void   	* )0,					//用户补充的存储区(OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, //任务选项(OS_ERR 	* )&err);			//存放该函数错误时的返回值OS_CRITICAL_EXIT();	//退出临界区	 OSStart(&err);      //开启UCOSIII	 
}

主函数调用情况展示：

网上学习资料网址贴出：

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