2024年3月23日发(作者：桓玉宇)
＿薯ｔ 。 囊 囊
ａｃ／ｏｓ—ＩＩＩ在Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器上的移植
李承创。陈跃斌，房晓丽，王兵
（云南民族大学电气信息工程学院，昆明６５００３１）
摘要：为了将ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ移植到Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器上，选用ＲｅａｌＶｉｅｗ ＭＤＫ作为软件开发平台，针对Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器
特性编写了移植所需的Ｃ语言和汇编语言源代码，并验证了移植的正确性。移植后的ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ能够稳定运行于Ｃｏｒｔｅｘ
～
Ｍ３处理器上。该移植对大部分Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器具有通用性，对其他架构处理器的ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植具有参考作用。
关键词：ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ；嵌入式操作系统；ＡＲＭ；Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３；移植
中图分类号：ＴＰ３１６．２ 文献标识码：Ａ
Ｐｏｒｔｉｎｇ ｕｃ／ｏｓ＿—ＩＩＩ ｔｏ Ｃｏｒｔｅｘ——Ｍ３ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
Ｌｉ Ｃｈｅｎｇｃｈｕａｎｇ，Ｃｈｅｎ Ｙｕｅｂｉｎ，Ｆａｎｇ Ｘｉａｏｌｉ，Ｗａｎｇ ｂｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｐｏｒｔ ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ ｔｏ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｉｔ ｕｓｅｓ ＲｅａｌＶｉｅｗ ＭＤＫ ａｓ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｗｉｔｈ
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ’ｓ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｉｔ ｗｒｉｔｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ Ｃ ａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｐｏｒｔｉｎｇ，ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｒ—
ｔｉｎｇ．Ａｆｔｅｒ ｐｏｒｔｉｎｇ，ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ ｃａｎ ｒｕｎ ｏｎ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｓｔａｂｌｙ．Ｔｈｅ ｐｏｒｔｉｎｇ ｉｓ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｆｏｒ ｍｏｓｔ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，
ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ ｐｏｒｔｉｎｇ ｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｒｓ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：￣Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ＡＲＭ；Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３；ｐｏｒｔｉｎｇ
应用。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３拥有固定的存储器映射，采用更高效
引 言
“ｃ／Ｏｓ—ＩＩＩ是一款基于优先级调度的抢占式实时内
核，Ｍｉｃｒｉｕｍ公司于２０１１年８月公开了ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的源
的ＮＶＩＣ（Ｎｅｓｔｅｄ Ｖｅｃｔｏｒｅｄ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、更简单
的堆栈以及更高性能的指令集，且ＮＶＩｃ（包括ＳｙｓＴｉｃｋ）
的寄存器位置固定，极大地方便了ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ的移植及
在基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的处理器之间的迁移。
码，其源码遵循ＡＮＳＩ Ｃ标准，因而具有良好的移植性，相
信其将会被移植到越来越多的处理器体系上。本文主要
完成基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器的ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ移植，通过本
次移植，加深对嵌入式操作系统原理的理解。此外，在
ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植成功的基础上进行嵌入式应用程序开
发，可以把主要精力集中到应用程序上，而硬件资源交由
Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ管理，从而使得嵌入式应用程序更易开发和
维护，在嵌入式软硬件结构变得越来越复杂的今天具有现
实意义。
２ 移 植
２．１ 移植方案
本文移植 Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ内核的版本为Ｖ３．０２．Ｏ０，其源
代码下载地址见参考文献Ｅ４］。选用意法半导体（ＳＴ）公
司生产的基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微
控制器作为硬件实验平台，而编译环境采用ＲｅａｌＶｉｅｗ
ＭＤＫ Ｖ３．５。
１ ｕｃ／ｏｓ—Ｉｌｌ和Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３特点
相对以前的版本，ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ最大改进之处在于允
—
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３支持两种特权级别：特权级和用户级，
ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ内核和用户代码都运行于特权级下。Ｃｏｒｔｅｘ
Ｍ３还支持两个栈指针ＭＳＰ和ＰＳＰ，ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ内核和
ＩＳＲ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｅ）使用ＭＳＰ，ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的
许多个任务运行于同一优先级上，相同优先级的任务按时
问片轮转调度，内核对象的数量不受限制，以及接近于零
的中断禁用时钟周期。
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３是ＡＲＭ公司推出的基于ＡＲＭｙ７一Ｍ
任务则使用ＰＳＰ。
首先针对Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器的特性编写与内核、
ＣＰＵ和ＢＳＰ（Ｂｏａｒｄ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐａｃｋａｇｅ）相关的源代码，然后
创建若干个简单的用户任务，在具体的硬件平台上测试移
架构的内核，主要针对高性能、低成本和低功耗的嵌人式
４ ２ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０ １２年第４期 ＷｗＷ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｒｎ．ＣＩ］
植后的ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ。
ＬＤＲ
ＬＤＲ
Ｒ０，一０ＳＰｒｉｏＣｕｒ ；ＯＳＰｒｉｏＣｕｒ＝ＯＳＰｒｉｏＨｉｇｈＲｄｙ
２．２内核相关
２．２．１ 编写ＯＳ—ｃｐｕ．ｈ
ＯＳ
—
Ｒ１，＝ＯＳＰｒｉｏＨｉｇｈＲｄｙ
ＬＤＲＢ Ｒ２，［Ｒ１］
ＳＴＲＢ Ｒ２，ｒＲＯ］
ＬＤＲ Ｒ０。＿二ＯＳＴＣＢＣｕｒＰｔｒ
ｃｐｕ．ｈ头文件主要是对上下文切换函数和时间戳
获取函数进行宏定义。￣ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的上下文切换包括两
种类型：任务级上下文切换ＯＳ—ＴＡＳＫ—ＳＷ（）和中断级上
下文切换ＯＳＩｎｔＣｔｘＳｗ（）。它们使用相同的代码置位
ＩＣＳＲ．ＰＥＮＤＳＶＳＥＴ以悬起ＰｅｎｄＳＶ异常，由ＰｅｎｄＳＶ的
ＩＳＲ“缓期执行”上下文切换。
ＯＳ
ＴＳ
—
：ＯＳＴＣＢＣｕｒＰｔｒ＝ＯＳＴＣＢＨｉｇｈＲｄｙＰｔｒ
ＬＤＲ Ｒ１．一ＯＳＴＣＢＨｉｇｈＲｄｙＰｔｒ
ＬＤＲ
ＳＴＲ
Ｒ２。［Ｒ１］
Ｒ２，ｒＲＯ］
ＬＤＲ Ｒ０，ＥＲ２］ ；Ｒ０：０ｓＴｃＢＨｉｇｈＲｄｙＰｔｒ－＞ＳｔｋＰｔｒ
；恢复Ｒ４～Ｒｌｌ
；恢复ＰＳＰ
；Ｒｅｔｕｒｎ Ｓｔａｃｋ选择ＰＳＰ
；开中断
；异常返回
—
ＧＥＴ（）的作用是获取当前时间戳，若使能
ＬＤＭＦＤＲ０ １，｛Ｒ４一Ｒ１１）
ＭＳＲ
０ＲＲ
ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ的时间戳功能，则将ＯＳ－ＴＳ—ＧＥＴ（）宏定义为
ＣＰＵ
ＴＳ
——
ＰＳＰ，Ｒ０
ＬＲ，＃Ｏｘ０４
ＴｍｒＲｄ（），否则简单地宏定义为０。
—
ＣＰＳＩＥ Ｉ
ＢＸ ＬＲ
２．２．２编写ＯＳ—ｃｐｕ
ａ．ａｓｍ
在ＯＳ—ｃｐｕ—ａ．ａｓｍ文件中需要用汇编指令实现ＯＳ—
ＳｔａｒｔＨｉｇｈＲｄｙ（）函数和ＰｅｎｄＳＶ的ＩＳＲ。ＯＳＳｔａｒｔＨｉｇｈＲｄｙ（）
函数被内核用于调度第一个最高优先级的就绪任务，以开
始多任务运行环境，汇编代码实现如下：
ＯＳＳｔａｒｔＨｉｇｈＲｄｙ
ＬＤＲ Ｒ０，一ＮＶＩＣＳＹＳＰＲＩ１ ４
＿
２．２．３编写ＯＳ～ｃｐｕ
Ｃ．ｃ
ＯＳ
ｃｐｕ—Ｃ．Ｃ文件包含了ＯＳＴａｓｋＳｔｋＩｎｉｔ（）函数和若干
钩子函数。ＯＳＴａｓｋＳｔｋｌｎｉｔ（）函数的作用是在创建任务时
初始化任务栈，并返回新的栈顶位置。 Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ基于
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的任务栈结构如图１所示。其中ＰＳＲ、ＰＣ、
ＬＲ、Ｒ１、Ｒ０五个寄存器应赋予正确的初值，而其他１１个
寄存器的初值无关重要。
Ｌｏｗ Ｍｅｍｏｒｙ
ＬＤＲ Ｒ１，－二ＰＲＩ
ＬＯＷＥＳＴ；设置ＰｅｎｄＳＶ优先级为最低
—
ＳＴＲＢ Ｒ１，［ＲＯ］
Ｍ０Ｖ Ｒ０，＃０
ＭＳＲ ＰＳＰ。Ｒ０
；设置ＰＳＰ为０
ＬＤＲ Ｒ０一ＮＶＩＣ
ＩＣＳＲ ；挂起ＰｅｎｄＳＶ异常
ＬＤＲ Ｒ１。一ＰＥＮＤＳＶＳＥＴ
ＳＴＲ Ｒ１，ＥＲＯ］
ＣＰＳＩＥ Ｉ ；确保中断使能
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３支持ＰｅｎｄＳＶ异常，而ＰｅｎｄＳＶ异常的典
型应用场合就是上下文切换。得益于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的中断
．
机制，ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ上下文切换只需保存和恢复Ｒ１ｌ～Ｒ４、
∽
Ｓｔａｃｋ Ｇｒｏｗｔｈ
ＰＳＰ，而ＰＳＲ、ＰＣ、ＬＲ、Ｒ１２、Ｒ３～Ｒ０由硬件自动保存和恢
复。ＰｅｎｄＳＶ的ＩＳＲ汇编代码如下：
ＰｅｎｄＳＶ
Ｈａｎｄｌｅｒ
Ｒ０。ＰＳＰ
；确保此标识符与中断向量表中的一致
；上下文切换期间禁用中断 ＣＰＳＩＤ Ｉ
ＭＲＳ
ＣＢＺ Ｒ０，ＳｋｉｐＳａｖｉｎｇ；如果ＰＳＰ等于０，则跳过现场保存
；保存Ｒ４～Ｒ１１ ＳＴＭＦＤ Ｒ０ １，｛Ｒ４一Ｒ１１）
ＬＤＲ Ｒ１，一ＯＳＴＣＢＣｕｒＰｔｒ；保存ＰＳＰ
ＬＤＲ Ｒ２＇［Ｒ１］
Ｈｉｇｈ Ｍｅｍｏｒｙ
ＳＴＲ
ＳｋｉｐＳａｖｉｎｇ
Ｒ０，［Ｒ２］
图１￣ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的任务栈结构
；调用ＯＳＴａｓｋＳｗＨｏｏｋ（）
ＯＳ
—
ＰＵＳＨ ｆＬＲ）
ＬＤＲ
ＢＬＸ
ｃｐｕ—ｃ．ｃ文件中的钩子函数是￣ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ为了扩
Ｒ０．一ＯＳＴａｓｋＳｗＨｏｏｋ
ＲＯ
展用户功能而定义的。进行ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植时至少需要
定义ＯＳＴａｓｋＳｗＨｏｏｋ（）、ＯＳＩｎｉｔＨｏｏｋ（）、ＯＳＴｉｍｅＴｉｃｋ—
Ｈｏｏｋ（）、０ＳＩｄｌｅＴａｓｋＨｏｏｋ（）、ＯＳＳｔａｔＴａｓｋＨｏｏｋ（）、０ＳＴａ—
ＰＯＰ （ＬＲ）
ｐａｐｅｒ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｒｎ．ｃＲ（投稿专用） ２０１２年第４期 平 机 嵌入式彖碗应冈４３
ｓｋＣｒｅａｔｅＨｏｏｋ（）、ＯＳＴａｓｋＤｅｌＨｏｏｋ（）、ＯＳＴａｓｋＲｅｔｕｒｎＨｏｏｋ（）
ＯＳＩｎｔＥｘｉｔ（）
八个钩子函数。为了简单起见，本次移植不对钩子函数作
功能扩展。
｝
ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ新增了时间戳功能，用于测量中断禁用
２．３ ＯＰＵ相关
２．３．１ 编写ｃｐｕ．ｈ
ｃｐｕ．ｈ头文件主要包括对标准数据类型、字长、栈、临
时长、代码执行时长和确定事件发生时间等。时间戳定时
器可以由ＤＷＴ（Ｄａｔａ Ｗａｔｃｈｐｏｉｎｔ ａｎｄ Ｔｒａｃｅ）的时钟周期
计数器ＣＹＣＣＮＴ充当，该计数器是一个自由运行的３２位
递增计数器，溢出时自动重载为０，周而复始。时间戳定
时器初始化和读取函数源代码实现分别如下：
ｖｏｉｄ ＣＰＵＴＳ
ＴｍｒＩｎｉｔ（ｖｏｉｄ）｛
～
界区的相关定义。标准数据类型与具体的编译器相关，需
要查阅相应的编译器手册。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３字长是３２位，则
ＣＰＵ
ＤＡＴＡ和ＣＰＵ
—
ＡＤＤＲ皆定义为ＣＰＵ—ＩＮＴ３２Ｕ类
ＣＲＩＴＩＣＡＬＭＥＴＨ一
—
ＤＥＭ
—
ＣＲ ｌ—ＴＲＣＥＮＡ；
～
／／置位ＤＥＭ—ＣＲ．ＴＲＣＥＮＡ
型。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３使用满降序栈，栈增长方向应为从高地
址到低地址。临界区方法选用ＣＰＵ
—
ＤＷＴ
ＣＹＣＣＮＴ一０ｕ；
ＤＷＴ
～
ＣＴＲＬ ｌ—ＣＹＣＣＮＴＥＮＡ；／／使能ＣＹＣＣＮＴ计数器
０Ｅｌ＿ＳＴＡＴＵＳ＿ＬＯＣＡＬ。
２．３．２编写ｃｐｕ
ａ．ａｓｍ
—
ＣＰＵＴＳＴＭＲ ＣＰＵ
—
ＴＳ
ＴｍｒＲｄ（ｖｏｉｄ）｛
ｒｅｔｕｒｎ（ＣＰＵ
ＴＳ
ＴＭＲ）ＤＷＴ
ＣＹＣＣＮＴ；
～
ｃｐｕ—ａ．ａｓｍ文件的最主要部分是临界区函数的实现。
根据所选用的临界区方法，中断使能函数ＣＰ ＳＩ Ｓａｖｅ（）
和中断禁用函数ＣＰＵ—ＳＲ
Ｒｅｓｔｏｒｅ（）代码实现如下：
此外，本移植过程的ＢＳＰ还涉及ＲＣＣ、ＧＰＩＯ、ＮＶＩＣ
和ＬＥＤ／ＬＣＤ等硬件的初始化函数和驱动程序。
ＣＰＵＳＲＳａｖｅ
——
ＭＲＳ Ｒ０，ＰＲＩＭＡＳＫ ；保存ＰＲＩＭＡＳＫ的值
；关中断
３测 试
首先不加任何用户任务来测试移植好的“ｃ／ｏｓ—ＩＩ１
内核自身运行情况，待验证内核正常运行之后，编写
ＴａｓｋＬｅｄｌ、ＴａｓｋＬｅｄ２、ＴａｓｋＬｅｄ３、ＴａｓｋＰｒｏｆｉｌｅ四个任务，其
中前３个任务被赋予相同的优先级（本移植是假设使能了
ｖＣ／ＯＳ—ＩＩＩ的轮转调度功能），实现对３盏ＬＥＤ灯不停地
闪烁；而ＴａｓｋＰｒｏｆｉｌｅ的功能是在液晶屏上显示上下文切
换次数。
运行结果如图２所示。
ＣＰＳＩＤ Ｉ
ＢＸ
——
ＬＲ
ＣＰＵ
ＳＲＲｅｓｔｏｒｅ
ＭＳＲ
ＢＸ
ＰＲＩＭＡＳＫ，Ｒ０ ；恢复ＰＲＩＭＡＳＫ的值
ＬＲ
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的指令集提供了ＣＬＺ指令，则可选地使
用汇编指令实现ＣＰＵ—ＣｎｔＬｅａｄＺｅｒｏｓ（）函数，以加快ｖＣ／
ＯＳ—ＩＩＩ调度器查找最高优先级的就绪任务的速度，ＣＰＵ—
ＣｎｔＬｅａｄＺｅｒｏｓ（）函数汇编代码实现如下：
ＣＰＵ
—
ＣｎｔＬｅａｄＺｅｒ０ｓ
Ｒ０，Ｒ０
Ｉ Ｒ
图中３盏ＬＥＤ灯不停地闪
烁，验证了ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的
ＣＩ Ｚ
ＢＸ
相同优先级任务轮转调度
的特征；ＬＣＤ上显示Ｃｔｘ—
２．４ ＢＳＰ
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核包含了一个ＳｙｓＴｉｅｋ定时器，可以
ＳｗＣｔｒ的值一直在增加，指
示不断发生上下文切换。
系统连续稳定运行５个小
用来给ｖｃ／ｏｓ—ＩＩＩ提供系统时钟节拍。ＳｙｓＴｉｅｋ初始化
和ＩＳＲ的源代码实现分别如下：
ｖｏｉｄ ＳｙｓＴｉｃｋ
Ｉｎｉｔ（ＣＰＵ
—
ＩＮＴ３２Ｕ ｃｎｔｓ）｛
时以上没出现任何问题，可
见本移植是成功的。
图２ 运行结果
ＳｙｓＴｉｃｋ一＞ＬＯＡＤ＝ｃｎｔｓ；
ＳｙｓＴｉｃｋ一＞ＶＡＬ一０；
／／重载值寄存器
／／当前计数值
ＳｙｓＴｉｃｋ一＞ＣＴＲＬ】＝０ｘ０００００００７；／／控制寄存器
｝
ｖｏｉｄ ＳｙｓＴｉｃｋ
Ｈａｎｄｌｅｒ（ｖｏｉｄ）（
结 语
本文主要论述了基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核处理器上ｕｃ／
ＣＰＵ
ＳＲ
ＡＬＬＯＣ（）；
０ｓ—ＩＩＩ的移植过程并给出关键代码，移植后的ｕｃ／ｏｓ—
ＩＩＩ能够稳定运行于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６处理器上。本移植
ＣＰＵ
ＣＲＩＴＩＣＡＬ
ＥＮＴＥＲ（）；
ＯＳｌｎｔＥｎｔｅｒ（）；
ＣＰＵ
ＣＲＩＴＩＣＡＬ
ＥＸＩＴ（）；
能通用于大部分Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的处理器，并对于将
“ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植到其他体系结构的处理器上具有参考
ＯＳＴｉｍｅＴｉｃｋ（）；
价值。鬣 Ｄ
４４ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０ １２年第４期 ＷＷＷ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ
腿
速率快，广泛应用于移动设备。本手持终端采用了ＳＤ
卡存储汉字字库、界面图片和射频卡中读取的数据。ＳＤ
卡通过ＳＰＩ总线与ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６进行通信，经实验
证明每秒可以传输２ ＭＢ以上的数据，可以满足手持终
结 语
本文详细介绍了基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６的１３．
５６ＭＨｚ ＲＦＩＤ手持终端的硬件设计方法。该读卡器具有
处理速度快、功耗低、人机交互友好、与上位机通信方便等
特点，适用于多种需要移动应用的场合。尤其适用于物流
行业，具有广阔的应用前景。＿墨
参考文献
［１］刘军．例说ＳＴＭ３２［Ｍ］－北京：北京航空航天大学出版社，
２Ｏ１１：１１—１８．
端对数据传输速率的要求。另外，由于ＳＤ卡可以很方
便地从手持终端中取出，也可以使用上位机的通用读卡
器对ＳＤ卡进行读写，实现手持终端和上位机的数据
交换。
２．５数据通信部分的设计
ＲＦＩＤ手持终端使用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６芯片内部集
成的ＵＳＢ总线与上位机完成有线通信。ＵＳＢ总线支持即
插即用和热插拔，使用方便。同时，ＵＳＢ ２．０全速总线支
［２３ ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅｓ．Ｈｉｇｈ—ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｎｅ ＡＲＭ—
ｂａｓｅｄ ３２一ｂｉｔ ＭＣＵ ｗｉｔｈ ２５６ ｔｏ ５１２ＫＢ Ｆｌａｓｈ，ＵＳＢ，ＣＡＮ，
持４８０ Ｍｂｐｓ的传输速率，可以快速将手持终端中的信息
传输到上位机。为了满足手持终端的移动使用需求，采用
了Ｓｉｍｃｏｍ公司生产的ＧＰＲＳ模块ＳＩＭ３００，它的工作频
１１ ｔｉｍｅｒｓ，３ ＡＤＣｓ，１３ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ［ＥＢ／ＯＬ］．
［２ｏ１Ｉ一１１—２５、．ｈｔｔｐ：｛｝ｗ ．ｓｔ．ｃｏｍ／ｉｎｔｅｒｎｅｔ／ｍｃｕ／ｐｒｏｄ—
ｕｃｔ／１６４４９１．ｊｓｐ．
［３］ＮＸＰ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ ｒｅａｄｅｒ ＩＣ
（ＭＩＦＡＲＥ／Ｉ—ＣＯＤＥ１）（ｖ．３．５）［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１—１１～２５３．
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｘｐ．ｃｏｒｎ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｄａｔａ
ｓｈｅｅｔ／ＣＬＲＣ６３２．ｐｄｆ．
率为ＧＳＭ／ＧＰＲＳ ９００／１８００ ＭＨｚ，可以在低功耗的条件
下，完成手持终端数据的无线传输。在使用时，通过
ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６的ＵＳＡＲＴ串口与ＳＩＭ３００模块连接，
通过ＡＴ指令实现网络连接、数据发送等功能。
［４］Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．ＡＮ Ｍｉｃｏｒｅ Ｒｅａｄｅｒ ＩＣ Ｆａｍｉｌｙ；Ｄｉ
ｒｅｃｔｌｙ Ｍａｔｃｈｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｄｅｓｉｇｎ（ｖ．２．０５）［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１—
１１—２５］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｘｐ．ｃｏｍ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ—
３ 系统测试
设计了ＲＦＩＤ手持终端的ＰＣＢ板，其主板大小约为
ｎｏｔｅ／ＡＮ０７７９２５．ｐｄｆ．
ｒ５］ＮＸＰ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｍａｔｃｈｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｘｃｅｌ ｃａｌ—
ｃｕｌａｔｉｏｎ（ｖ １．Ｏ）［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１—１１—２５］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．
ｎｘｐ．ｃｏｍ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｎｏｔｅ／１４９ｌ１０．ｚｉｐ．
１６ ｃｍ×９ ＣＩＴＩ，可以满足手持终端的便携需求。使用
ＳＴＭ３２Ｆ１ｏ３ＶＥＴ６自带的ＩＳＰ下载工具通过ＵＳＡＲＴ串
［６］李新春，于永鑫．移动式１３．５６ＭＨｚ ＲＦＩＤ读卡器的设计ＥＪ］．
计算机系统应用，２０１１，２０（８）：２２９—２３２．
口将程序下载后，使用本ＲＦＩＤ手持终端对符合ＩＳＯ／ＩＥＣ
】４４４３和ＩＳＯ／ＩＥＣ １５６９３标准的射频标签进行读写，操作
距离均不小于８ ｃｉｎ，读卡及显示速度均满足使用需求。
睬博《颈誊研鬻誊），研究雾街曲嵌入或技拳、射频识刺技术｝翊开华
ｔ教授≥，研毙方向灞 射额识男Ｉｌ理论与疫用≥数字馆号处理理论与应
将读卡得到的数据存储到ＳＤ卡中，通过ＵＳＢ总线或
ＧＰＲＳ模块发送到上位机，上位机可以接收到卡号、扇区、
用 数字蛾藏 统技豢
《责终编辑；灏避螂蛾稿日期：２０１Ｉ一１ｌ一２９）
数据等信息以便进行进一步的数据处理。
皿 参考文献
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－
李承创《硕士研 生）’主要研究 向灏畿入戴搡谁系统。
责任鞴麟 耪逡娜 收稿霹期：２０１１—１ｌ一１５）
ｒ４］Ｍｉｃｒｉｕｍ．Ｄｏｗｎｌｏａｄ Ｃ／ＯＳ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｄｅ［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１ １—１０
２３］．ｈｔｔｐ：／／ｍｉｃｒｉｕｍ．ｃｏｒｎ／ｐａｇｅ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｓｏｕｒｃｅ—ｃｏｄｅ．
４８ Ｍｉｏｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１２年第４期 ｗｗＷ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ
2024年3月23日发(作者：桓玉宇)
＿薯ｔ 。 囊 囊
ａｃ／ｏｓ—ＩＩＩ在Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器上的移植
李承创。陈跃斌，房晓丽，王兵
（云南民族大学电气信息工程学院，昆明６５００３１）
摘要：为了将ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ移植到Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器上，选用ＲｅａｌＶｉｅｗ ＭＤＫ作为软件开发平台，针对Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器
特性编写了移植所需的Ｃ语言和汇编语言源代码，并验证了移植的正确性。移植后的ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ能够稳定运行于Ｃｏｒｔｅｘ
～
Ｍ３处理器上。该移植对大部分Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器具有通用性，对其他架构处理器的ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植具有参考作用。
关键词：ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ；嵌入式操作系统；ＡＲＭ；Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３；移植
中图分类号：ＴＰ３１６．２ 文献标识码：Ａ
Ｐｏｒｔｉｎｇ ｕｃ／ｏｓ＿—ＩＩＩ ｔｏ Ｃｏｒｔｅｘ——Ｍ３ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
Ｌｉ Ｃｈｅｎｇｃｈｕａｎｇ，Ｃｈｅｎ Ｙｕｅｂｉｎ，Ｆａｎｇ Ｘｉａｏｌｉ，Ｗａｎｇ ｂｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｐｏｒｔ ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ ｔｏ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｉｔ ｕｓｅｓ ＲｅａｌＶｉｅｗ ＭＤＫ ａｓ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｗｉｔｈ
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ’ｓ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｉｔ ｗｒｉｔｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ Ｃ ａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｐｏｒｔｉｎｇ，ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｒ—
ｔｉｎｇ．Ａｆｔｅｒ ｐｏｒｔｉｎｇ，ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ ｃａｎ ｒｕｎ ｏｎ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｓｔａｂｌｙ．Ｔｈｅ ｐｏｒｔｉｎｇ ｉｓ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｆｏｒ ｍｏｓｔ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，
ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ ｐｏｒｔｉｎｇ ｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｒｓ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：￣Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ＡＲＭ；Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３；ｐｏｒｔｉｎｇ
应用。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３拥有固定的存储器映射，采用更高效
引 言
“ｃ／Ｏｓ—ＩＩＩ是一款基于优先级调度的抢占式实时内
核，Ｍｉｃｒｉｕｍ公司于２０１１年８月公开了ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的源
的ＮＶＩＣ（Ｎｅｓｔｅｄ Ｖｅｃｔｏｒｅｄ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、更简单
的堆栈以及更高性能的指令集，且ＮＶＩｃ（包括ＳｙｓＴｉｃｋ）
的寄存器位置固定，极大地方便了ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ的移植及
在基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的处理器之间的迁移。
码，其源码遵循ＡＮＳＩ Ｃ标准，因而具有良好的移植性，相
信其将会被移植到越来越多的处理器体系上。本文主要
完成基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器的ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ移植，通过本
次移植，加深对嵌入式操作系统原理的理解。此外，在
ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植成功的基础上进行嵌入式应用程序开
发，可以把主要精力集中到应用程序上，而硬件资源交由
Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ管理，从而使得嵌入式应用程序更易开发和
维护，在嵌入式软硬件结构变得越来越复杂的今天具有现
实意义。
２ 移 植
２．１ 移植方案
本文移植 Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ内核的版本为Ｖ３．０２．Ｏ０，其源
代码下载地址见参考文献Ｅ４］。选用意法半导体（ＳＴ）公
司生产的基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微
控制器作为硬件实验平台，而编译环境采用ＲｅａｌＶｉｅｗ
ＭＤＫ Ｖ３．５。
１ ｕｃ／ｏｓ—Ｉｌｌ和Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３特点
相对以前的版本，ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ最大改进之处在于允
—
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３支持两种特权级别：特权级和用户级，
ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ内核和用户代码都运行于特权级下。Ｃｏｒｔｅｘ
Ｍ３还支持两个栈指针ＭＳＰ和ＰＳＰ，ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ内核和
ＩＳＲ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｅ）使用ＭＳＰ，ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的
许多个任务运行于同一优先级上，相同优先级的任务按时
问片轮转调度，内核对象的数量不受限制，以及接近于零
的中断禁用时钟周期。
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３是ＡＲＭ公司推出的基于ＡＲＭｙ７一Ｍ
任务则使用ＰＳＰ。
首先针对Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器的特性编写与内核、
ＣＰＵ和ＢＳＰ（Ｂｏａｒｄ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐａｃｋａｇｅ）相关的源代码，然后
创建若干个简单的用户任务，在具体的硬件平台上测试移
架构的内核，主要针对高性能、低成本和低功耗的嵌人式
４ ２ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０ １２年第４期 ＷｗＷ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｒｎ．ＣＩ］
植后的ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ。
ＬＤＲ
ＬＤＲ
Ｒ０，一０ＳＰｒｉｏＣｕｒ ；ＯＳＰｒｉｏＣｕｒ＝ＯＳＰｒｉｏＨｉｇｈＲｄｙ
２．２内核相关
２．２．１ 编写ＯＳ—ｃｐｕ．ｈ
ＯＳ
—
Ｒ１，＝ＯＳＰｒｉｏＨｉｇｈＲｄｙ
ＬＤＲＢ Ｒ２，［Ｒ１］
ＳＴＲＢ Ｒ２，ｒＲＯ］
ＬＤＲ Ｒ０。＿二ＯＳＴＣＢＣｕｒＰｔｒ
ｃｐｕ．ｈ头文件主要是对上下文切换函数和时间戳
获取函数进行宏定义。￣ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的上下文切换包括两
种类型：任务级上下文切换ＯＳ—ＴＡＳＫ—ＳＷ（）和中断级上
下文切换ＯＳＩｎｔＣｔｘＳｗ（）。它们使用相同的代码置位
ＩＣＳＲ．ＰＥＮＤＳＶＳＥＴ以悬起ＰｅｎｄＳＶ异常，由ＰｅｎｄＳＶ的
ＩＳＲ“缓期执行”上下文切换。
ＯＳ
ＴＳ
—
：ＯＳＴＣＢＣｕｒＰｔｒ＝ＯＳＴＣＢＨｉｇｈＲｄｙＰｔｒ
ＬＤＲ Ｒ１．一ＯＳＴＣＢＨｉｇｈＲｄｙＰｔｒ
ＬＤＲ
ＳＴＲ
Ｒ２。［Ｒ１］
Ｒ２，ｒＲＯ］
ＬＤＲ Ｒ０，ＥＲ２］ ；Ｒ０：０ｓＴｃＢＨｉｇｈＲｄｙＰｔｒ－＞ＳｔｋＰｔｒ
；恢复Ｒ４～Ｒｌｌ
；恢复ＰＳＰ
；Ｒｅｔｕｒｎ Ｓｔａｃｋ选择ＰＳＰ
；开中断
；异常返回
—
ＧＥＴ（）的作用是获取当前时间戳，若使能
ＬＤＭＦＤＲ０ １，｛Ｒ４一Ｒ１１）
ＭＳＲ
０ＲＲ
ｕＣ／ＯＳ—ＩＩＩ的时间戳功能，则将ＯＳ－ＴＳ—ＧＥＴ（）宏定义为
ＣＰＵ
ＴＳ
——
ＰＳＰ，Ｒ０
ＬＲ，＃Ｏｘ０４
ＴｍｒＲｄ（），否则简单地宏定义为０。
—
ＣＰＳＩＥ Ｉ
ＢＸ ＬＲ
２．２．２编写ＯＳ—ｃｐｕ
ａ．ａｓｍ
在ＯＳ—ｃｐｕ—ａ．ａｓｍ文件中需要用汇编指令实现ＯＳ—
ＳｔａｒｔＨｉｇｈＲｄｙ（）函数和ＰｅｎｄＳＶ的ＩＳＲ。ＯＳＳｔａｒｔＨｉｇｈＲｄｙ（）
函数被内核用于调度第一个最高优先级的就绪任务，以开
始多任务运行环境，汇编代码实现如下：
ＯＳＳｔａｒｔＨｉｇｈＲｄｙ
ＬＤＲ Ｒ０，一ＮＶＩＣＳＹＳＰＲＩ１ ４
＿
２．２．３编写ＯＳ～ｃｐｕ
Ｃ．ｃ
ＯＳ
ｃｐｕ—Ｃ．Ｃ文件包含了ＯＳＴａｓｋＳｔｋＩｎｉｔ（）函数和若干
钩子函数。ＯＳＴａｓｋＳｔｋｌｎｉｔ（）函数的作用是在创建任务时
初始化任务栈，并返回新的栈顶位置。 Ｃ／ＯＳ—ＩＩＩ基于
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的任务栈结构如图１所示。其中ＰＳＲ、ＰＣ、
ＬＲ、Ｒ１、Ｒ０五个寄存器应赋予正确的初值，而其他１１个
寄存器的初值无关重要。
Ｌｏｗ Ｍｅｍｏｒｙ
ＬＤＲ Ｒ１，－二ＰＲＩ
ＬＯＷＥＳＴ；设置ＰｅｎｄＳＶ优先级为最低
—
ＳＴＲＢ Ｒ１，［ＲＯ］
Ｍ０Ｖ Ｒ０，＃０
ＭＳＲ ＰＳＰ。Ｒ０
；设置ＰＳＰ为０
ＬＤＲ Ｒ０一ＮＶＩＣ
ＩＣＳＲ ；挂起ＰｅｎｄＳＶ异常
ＬＤＲ Ｒ１。一ＰＥＮＤＳＶＳＥＴ
ＳＴＲ Ｒ１，ＥＲＯ］
ＣＰＳＩＥ Ｉ ；确保中断使能
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３支持ＰｅｎｄＳＶ异常，而ＰｅｎｄＳＶ异常的典
型应用场合就是上下文切换。得益于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的中断
．
机制，ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ上下文切换只需保存和恢复Ｒ１ｌ～Ｒ４、
∽
Ｓｔａｃｋ Ｇｒｏｗｔｈ
ＰＳＰ，而ＰＳＲ、ＰＣ、ＬＲ、Ｒ１２、Ｒ３～Ｒ０由硬件自动保存和恢
复。ＰｅｎｄＳＶ的ＩＳＲ汇编代码如下：
ＰｅｎｄＳＶ
Ｈａｎｄｌｅｒ
Ｒ０。ＰＳＰ
；确保此标识符与中断向量表中的一致
；上下文切换期间禁用中断 ＣＰＳＩＤ Ｉ
ＭＲＳ
ＣＢＺ Ｒ０，ＳｋｉｐＳａｖｉｎｇ；如果ＰＳＰ等于０，则跳过现场保存
；保存Ｒ４～Ｒ１１ ＳＴＭＦＤ Ｒ０ １，｛Ｒ４一Ｒ１１）
ＬＤＲ Ｒ１，一ＯＳＴＣＢＣｕｒＰｔｒ；保存ＰＳＰ
ＬＤＲ Ｒ２＇［Ｒ１］
Ｈｉｇｈ Ｍｅｍｏｒｙ
ＳＴＲ
ＳｋｉｐＳａｖｉｎｇ
Ｒ０，［Ｒ２］
图１￣ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的任务栈结构
；调用ＯＳＴａｓｋＳｗＨｏｏｋ（）
ＯＳ
—
ＰＵＳＨ ｆＬＲ）
ＬＤＲ
ＢＬＸ
ｃｐｕ—ｃ．ｃ文件中的钩子函数是￣ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ为了扩
Ｒ０．一ＯＳＴａｓｋＳｗＨｏｏｋ
ＲＯ
展用户功能而定义的。进行ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植时至少需要
定义ＯＳＴａｓｋＳｗＨｏｏｋ（）、ＯＳＩｎｉｔＨｏｏｋ（）、ＯＳＴｉｍｅＴｉｃｋ—
Ｈｏｏｋ（）、０ＳＩｄｌｅＴａｓｋＨｏｏｋ（）、ＯＳＳｔａｔＴａｓｋＨｏｏｋ（）、０ＳＴａ—
ＰＯＰ （ＬＲ）
ｐａｐｅｒ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｒｎ．ｃＲ（投稿专用） ２０１２年第４期 平 机 嵌入式彖碗应冈４３
ｓｋＣｒｅａｔｅＨｏｏｋ（）、ＯＳＴａｓｋＤｅｌＨｏｏｋ（）、ＯＳＴａｓｋＲｅｔｕｒｎＨｏｏｋ（）
ＯＳＩｎｔＥｘｉｔ（）
八个钩子函数。为了简单起见，本次移植不对钩子函数作
功能扩展。
｝
ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ新增了时间戳功能，用于测量中断禁用
２．３ ＯＰＵ相关
２．３．１ 编写ｃｐｕ．ｈ
ｃｐｕ．ｈ头文件主要包括对标准数据类型、字长、栈、临
时长、代码执行时长和确定事件发生时间等。时间戳定时
器可以由ＤＷＴ（Ｄａｔａ Ｗａｔｃｈｐｏｉｎｔ ａｎｄ Ｔｒａｃｅ）的时钟周期
计数器ＣＹＣＣＮＴ充当，该计数器是一个自由运行的３２位
递增计数器，溢出时自动重载为０，周而复始。时间戳定
时器初始化和读取函数源代码实现分别如下：
ｖｏｉｄ ＣＰＵＴＳ
ＴｍｒＩｎｉｔ（ｖｏｉｄ）｛
～
界区的相关定义。标准数据类型与具体的编译器相关，需
要查阅相应的编译器手册。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３字长是３２位，则
ＣＰＵ
ＤＡＴＡ和ＣＰＵ
—
ＡＤＤＲ皆定义为ＣＰＵ—ＩＮＴ３２Ｕ类
ＣＲＩＴＩＣＡＬＭＥＴＨ一
—
ＤＥＭ
—
ＣＲ ｌ—ＴＲＣＥＮＡ；
～
／／置位ＤＥＭ—ＣＲ．ＴＲＣＥＮＡ
型。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３使用满降序栈，栈增长方向应为从高地
址到低地址。临界区方法选用ＣＰＵ
—
ＤＷＴ
ＣＹＣＣＮＴ一０ｕ；
ＤＷＴ
～
ＣＴＲＬ ｌ—ＣＹＣＣＮＴＥＮＡ；／／使能ＣＹＣＣＮＴ计数器
０Ｅｌ＿ＳＴＡＴＵＳ＿ＬＯＣＡＬ。
２．３．２编写ｃｐｕ
ａ．ａｓｍ
—
ＣＰＵＴＳＴＭＲ ＣＰＵ
—
ＴＳ
ＴｍｒＲｄ（ｖｏｉｄ）｛
ｒｅｔｕｒｎ（ＣＰＵ
ＴＳ
ＴＭＲ）ＤＷＴ
ＣＹＣＣＮＴ；
～
ｃｐｕ—ａ．ａｓｍ文件的最主要部分是临界区函数的实现。
根据所选用的临界区方法，中断使能函数ＣＰ ＳＩ Ｓａｖｅ（）
和中断禁用函数ＣＰＵ—ＳＲ
Ｒｅｓｔｏｒｅ（）代码实现如下：
此外，本移植过程的ＢＳＰ还涉及ＲＣＣ、ＧＰＩＯ、ＮＶＩＣ
和ＬＥＤ／ＬＣＤ等硬件的初始化函数和驱动程序。
ＣＰＵＳＲＳａｖｅ
——
ＭＲＳ Ｒ０，ＰＲＩＭＡＳＫ ；保存ＰＲＩＭＡＳＫ的值
；关中断
３测 试
首先不加任何用户任务来测试移植好的“ｃ／ｏｓ—ＩＩ１
内核自身运行情况，待验证内核正常运行之后，编写
ＴａｓｋＬｅｄｌ、ＴａｓｋＬｅｄ２、ＴａｓｋＬｅｄ３、ＴａｓｋＰｒｏｆｉｌｅ四个任务，其
中前３个任务被赋予相同的优先级（本移植是假设使能了
ｖＣ／ＯＳ—ＩＩＩ的轮转调度功能），实现对３盏ＬＥＤ灯不停地
闪烁；而ＴａｓｋＰｒｏｆｉｌｅ的功能是在液晶屏上显示上下文切
换次数。
运行结果如图２所示。
ＣＰＳＩＤ Ｉ
ＢＸ
——
ＬＲ
ＣＰＵ
ＳＲＲｅｓｔｏｒｅ
ＭＳＲ
ＢＸ
ＰＲＩＭＡＳＫ，Ｒ０ ；恢复ＰＲＩＭＡＳＫ的值
ＬＲ
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３的指令集提供了ＣＬＺ指令，则可选地使
用汇编指令实现ＣＰＵ—ＣｎｔＬｅａｄＺｅｒｏｓ（）函数，以加快ｖＣ／
ＯＳ—ＩＩＩ调度器查找最高优先级的就绪任务的速度，ＣＰＵ—
ＣｎｔＬｅａｄＺｅｒｏｓ（）函数汇编代码实现如下：
ＣＰＵ
—
ＣｎｔＬｅａｄＺｅｒ０ｓ
Ｒ０，Ｒ０
Ｉ Ｒ
图中３盏ＬＥＤ灯不停地闪
烁，验证了ｕｃ／ｏｓ—ＩＩＩ的
ＣＩ Ｚ
ＢＸ
相同优先级任务轮转调度
的特征；ＬＣＤ上显示Ｃｔｘ—
２．４ ＢＳＰ
Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核包含了一个ＳｙｓＴｉｅｋ定时器，可以
ＳｗＣｔｒ的值一直在增加，指
示不断发生上下文切换。
系统连续稳定运行５个小
用来给ｖｃ／ｏｓ—ＩＩＩ提供系统时钟节拍。ＳｙｓＴｉｅｋ初始化
和ＩＳＲ的源代码实现分别如下：
ｖｏｉｄ ＳｙｓＴｉｃｋ
Ｉｎｉｔ（ＣＰＵ
—
ＩＮＴ３２Ｕ ｃｎｔｓ）｛
时以上没出现任何问题，可
见本移植是成功的。
图２ 运行结果
ＳｙｓＴｉｃｋ一＞ＬＯＡＤ＝ｃｎｔｓ；
ＳｙｓＴｉｃｋ一＞ＶＡＬ一０；
／／重载值寄存器
／／当前计数值
ＳｙｓＴｉｃｋ一＞ＣＴＲＬ】＝０ｘ０００００００７；／／控制寄存器
｝
ｖｏｉｄ ＳｙｓＴｉｃｋ
Ｈａｎｄｌｅｒ（ｖｏｉｄ）（
结 语
本文主要论述了基于Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核处理器上ｕｃ／
ＣＰＵ
ＳＲ
ＡＬＬＯＣ（）；
０ｓ—ＩＩＩ的移植过程并给出关键代码，移植后的ｕｃ／ｏｓ—
ＩＩＩ能够稳定运行于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６处理器上。本移植
ＣＰＵ
ＣＲＩＴＩＣＡＬ
ＥＮＴＥＲ（）；
ＯＳｌｎｔＥｎｔｅｒ（）；
ＣＰＵ
ＣＲＩＴＩＣＡＬ
ＥＸＩＴ（）；
能通用于大部分Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的处理器，并对于将
“ｃ／ｏｓ—ＩＩＩ移植到其他体系结构的处理器上具有参考
ＯＳＴｉｍｅＴｉｃｋ（）；
价值。鬣 Ｄ
４４ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０ １２年第４期 ＷＷＷ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ
腿
速率快，广泛应用于移动设备。本手持终端采用了ＳＤ
卡存储汉字字库、界面图片和射频卡中读取的数据。ＳＤ
卡通过ＳＰＩ总线与ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６进行通信，经实验
证明每秒可以传输２ ＭＢ以上的数据，可以满足手持终
结 语
本文详细介绍了基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６的１３．
５６ＭＨｚ ＲＦＩＤ手持终端的硬件设计方法。该读卡器具有
处理速度快、功耗低、人机交互友好、与上位机通信方便等
特点，适用于多种需要移动应用的场合。尤其适用于物流
行业，具有广阔的应用前景。＿墨
参考文献
［１］刘军．例说ＳＴＭ３２［Ｍ］－北京：北京航空航天大学出版社，
２Ｏ１１：１１—１８．
端对数据传输速率的要求。另外，由于ＳＤ卡可以很方
便地从手持终端中取出，也可以使用上位机的通用读卡
器对ＳＤ卡进行读写，实现手持终端和上位机的数据
交换。
２．５数据通信部分的设计
ＲＦＩＤ手持终端使用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６芯片内部集
成的ＵＳＢ总线与上位机完成有线通信。ＵＳＢ总线支持即
插即用和热插拔，使用方便。同时，ＵＳＢ ２．０全速总线支
［２３ ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅｓ．Ｈｉｇｈ—ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｎｅ ＡＲＭ—
ｂａｓｅｄ ３２一ｂｉｔ ＭＣＵ ｗｉｔｈ ２５６ ｔｏ ５１２ＫＢ Ｆｌａｓｈ，ＵＳＢ，ＣＡＮ，
持４８０ Ｍｂｐｓ的传输速率，可以快速将手持终端中的信息
传输到上位机。为了满足手持终端的移动使用需求，采用
了Ｓｉｍｃｏｍ公司生产的ＧＰＲＳ模块ＳＩＭ３００，它的工作频
１１ ｔｉｍｅｒｓ，３ ＡＤＣｓ，１３ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ［ＥＢ／ＯＬ］．
［２ｏ１Ｉ一１１—２５、．ｈｔｔｐ：｛｝ｗ ．ｓｔ．ｃｏｍ／ｉｎｔｅｒｎｅｔ／ｍｃｕ／ｐｒｏｄ—
ｕｃｔ／１６４４９１．ｊｓｐ．
［３］ＮＸＰ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ ｒｅａｄｅｒ ＩＣ
（ＭＩＦＡＲＥ／Ｉ—ＣＯＤＥ１）（ｖ．３．５）［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１—１１～２５３．
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｘｐ．ｃｏｒｎ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｄａｔａ
ｓｈｅｅｔ／ＣＬＲＣ６３２．ｐｄｆ．
率为ＧＳＭ／ＧＰＲＳ ９００／１８００ ＭＨｚ，可以在低功耗的条件
下，完成手持终端数据的无线传输。在使用时，通过
ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６的ＵＳＡＲＴ串口与ＳＩＭ３００模块连接，
通过ＡＴ指令实现网络连接、数据发送等功能。
［４］Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．ＡＮ Ｍｉｃｏｒｅ Ｒｅａｄｅｒ ＩＣ Ｆａｍｉｌｙ；Ｄｉ
ｒｅｃｔｌｙ Ｍａｔｃｈｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｄｅｓｉｇｎ（ｖ．２．０５）［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１—
１１—２５］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｘｐ．ｃｏｍ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ—
３ 系统测试
设计了ＲＦＩＤ手持终端的ＰＣＢ板，其主板大小约为
ｎｏｔｅ／ＡＮ０７７９２５．ｐｄｆ．
ｒ５］ＮＸＰ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｍａｔｃｈｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｘｃｅｌ ｃａｌ—
ｃｕｌａｔｉｏｎ（ｖ １．Ｏ）［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１—１１—２５］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．
ｎｘｐ．ｃｏｍ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｎｏｔｅ／１４９ｌ１０．ｚｉｐ．
１６ ｃｍ×９ ＣＩＴＩ，可以满足手持终端的便携需求。使用
ＳＴＭ３２Ｆ１ｏ３ＶＥＴ６自带的ＩＳＰ下载工具通过ＵＳＡＲＴ串
［６］李新春，于永鑫．移动式１３．５６ＭＨｚ ＲＦＩＤ读卡器的设计ＥＪ］．
计算机系统应用，２０１１，２０（８）：２２９—２３２．
口将程序下载后，使用本ＲＦＩＤ手持终端对符合ＩＳＯ／ＩＥＣ
】４４４３和ＩＳＯ／ＩＥＣ １５６９３标准的射频标签进行读写，操作
距离均不小于８ ｃｉｎ，读卡及显示速度均满足使用需求。
睬博《颈誊研鬻誊），研究雾街曲嵌入或技拳、射频识刺技术｝翊开华
ｔ教授≥，研毙方向灞 射额识男Ｉｌ理论与疫用≥数字馆号处理理论与应
将读卡得到的数据存储到ＳＤ卡中，通过ＵＳＢ总线或
ＧＰＲＳ模块发送到上位机，上位机可以接收到卡号、扇区、
用 数字蛾藏 统技豢
《责终编辑；灏避螂蛾稿日期：２０１Ｉ一１ｌ一２９）
数据等信息以便进行进一步的数据处理。
皿 参考文献
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与嵌入式系统应用，２０１０（９）：５—７．
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Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ，２００７（６）：４４—４６．
－
李承创《硕士研 生）’主要研究 向灏畿入戴搡谁系统。
责任鞴麟 耪逡娜 收稿霹期：２０１１—１ｌ一１５）
ｒ４］Ｍｉｃｒｉｕｍ．Ｄｏｗｎｌｏａｄ Ｃ／ＯＳ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｄｅ［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１ １—１０
２３］．ｈｔｔｐ：／／ｍｉｃｒｉｕｍ．ｃｏｒｎ／ｐａｇｅ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｓｏｕｒｃｅ—ｃｏｄｅ．
４８ Ｍｉｏｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１２年第４期 ｗｗＷ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ