基于STM32的μCOS―Ⅲ系统移植的设计
摘 要：随着嵌入式系统产品渐渐完善，并在全世界各行业得到广泛应用，通过移植嵌入式操作系统，计算机可以更好地管理内存，并且在很大程度上提高系统的实时性。文章主要介绍了μCOS-Ⅲ操作系统在基于ARM Contex-M3为内核的STM32处理器的移植要点，并且实现了源码公开的嵌入式实时操作系统μCOS-Ⅲ在STM32处理器上的成功移植。
关键词：μCOS-Ⅲ；STM32处理器；移植
引言
随着人类社会经济的不断发展，科研领域不断的拓宽，嵌入式系统产品渐渐完善，并在全世界各行业得到广泛应用。通过移植嵌入式操作系统，计算机可以更好的管理内存，并且在很大程度上实现了系统的实时性。μCOS-Ⅲ作为一个微型实时操作系统，包括了一个操作系统最基本的特性，使用汇编语言和C语言编写的μCOS-Ⅲ的构思巧妙，结构简洁精炼，可读性很强，作为一个源码开放的嵌入式操作系统，用户只要做很少的工作就可以把它进行移植和维护。
1.1 实时操作系统μCOS-Ⅲ
μCOS-Ⅲ是一个可以基于ROM运行的、可裁减的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性。所谓的移植，在一个平台环境能够成功运行的程序，将它搬运到另一个平台环境，并且使其成功运行。发展至今的μCOS-Ⅲ，特别适合于微处理器和控制器，并且已经移植到近40多种处理器体系上，涵盖了从8位到64位的各种CPU。
μCOS-Ⅲ源码可分为：与应用程序相关的文件、与计算机硬件相关的文件和系统内核的各种服务文件。用户在移植时，需要对与计算机硬件相关的文件进行修改：如OS_CPU.H文件，OS_CPU_A.ASM文件和OS_CPU_C.C文件。而系统内核的各种文件，如：OS_CORE.C、OS_FLAG.C、OS_MBOX.C、OS_MUTEX.C等，与应用程序相关的文件：INCLUDES.H和OS_CFG.H则不需要修改。
ST公司针对STM32提供了STM32库作为函数接口，使得开发人员得以脱离最底层的寄存器操作，有开发快速、易于阅读、维护成本低等优点。
2 μCOS-Ⅲ的移植
2.1 修改OS_CPU.H文件
μCOS-Ⅲ的内核使用一个周期时钟中断，以计算任务延时时间和进行任务调度，在STM32中，这样的时钟中断正适合由SysTick来提供。因为OS_CPU_SysTickHandler（）函数与STM32库所提供的stm32F10x_it.c文件中的SycTick_Handler（）函数功能一样，都是使用SysTick的中断处理，所以我们采用SycTick_Handler（）函数。因此，相应的对于OS_CPU.H文件的操作是：注释掉OS_CPU_SysTickHandler（）和OS_SysTickInit（）函数的声明。
2.2 修改OS_CPU_C.C
OS_CPU_SysTickHandler（）和OS_CPU_SysTickInit（）函数的定义在OS_CPU_C.C文件中，由于我们采用了STM32官方库提供的函数来对SysTick进行中断处理，所以我们要把OS_CPU_C.C的OS_CPU_SysTickHandler（）和OS_CPU_SysTickInit（）这两个函数注释掉。
2.3 修改OS_CPU_A.ASM文件
我们下载的μCOS-Ⅲ移植工程是在官方的IAR编译环境下建立的，IAR在汇编的语法方面和我们使用的MDK编译器有一点区别，所有我们对汇编文件的部分指令做如下修改：在OS_CPU_A.ASM文件中，将原来的PUBLIC指令改为EXPORT，它们是等价的。（见表1）
2.4 修改CPU_A.ASM文件
在CPU_A.ASM汇编文件中，仍有因编译环境的不同而引起的错误，修改的方法同修改OS_CPU_A.ASM文件一样，将原来的PUBLIC指令改为EXPORT。除此之外，在CPU_A.ASM文件中某些标号带有冒号，如“CPU_CntLeadZeros：”、“CPU_RevBits：”、
“CPU_WaitForInt：”和“CPU_WaitForExpect：”，为了适应编译环境，需要将其中的冒号去掉。
2.5 修改STM32F10X_IT.C文件
我们可以看到，在SysTick的函数中调用了3个函数，它们都是μCOS源码定义的函数，其基本功能如下：
（1）OSIntEnter（）函数，对用于表示中断嵌套层的变量OSIntNesting加1，它与OSIntExit（）函数成对出现，在进入中断服务函数时，都应该包含这两个函数，中断服务的内容位于这两个函数之间。
（2）OSIntExit（）函数，除了对嵌套层数OSIntNesting减1表示退出中断外，还具有任务调度功能。
（3）OSTimeTick（）函数主要工作是对系统统计事件的变量OSTime加1，另外，它还会遍历所有任务，对延时任务的时间减1。
至此，我们对μCOS的源码针对编译环境做了修改，将SysTick中断修改到STM32所提供的STM32F10X_IT.C文件后，就基本完成了μCOS的移植了。
3 系统测试
我们现在需要对移植好的代码做一个简单的测试，通过编写流水灯任务来验证移植的成功。流水灯任务的部分代码如表3：
运行后我们发现实验板的流水灯按照循环的方式一直闪烁，验证了μCOS-Ⅲ在STM32处理器核上的成功移植。
4 结束语
作为一个成熟的嵌入式操作系统，μCOS-Ⅲ已经被广泛移植于各种体系的微型处理器上了。在嵌入式技术高速发展的今天，基于ARM为内核的微处理器凭借ARM优秀的体系结构被运用于各种行业。通过研究μCOS-Ⅲ的移植，可以使得它在更广泛的平台得到应用，更促进嵌入式技术的发展。
参考文献
[2]任哲.嵌入式操作系统基础μC/OS-II和Linux（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.
[3]野火开发板配套资料.μC/OS-Ⅲ在STM32的移植详解[Z].
[4]Joseph Yiu.ARM Contex-M3 权威指南[M].宋岩，译.北京：北京航空航天大学，2009.
[5]许伦辉，修科鼎.基于ARM处理器的μCOS-II移植[J].科技广场，2010.
[6]邓中亮，何双亮.基于ARM的嵌入式操作系统μC/OS-II的移植研究[J].计算机技术与发展，2007.
作者简介：马昊（1994-），男，本科在读，现就读于徐州工程学院信电学院电子信息科学与技术专业。