μCOS-Ⅱ *** 作系统设备驱动设计及实际应用举例

设备驱动程序是任何 *** 作系统的必不可少的、最保密的一个组成部分，它们实现了计算机系统所有附属设备的一个标准接口，它包含与硬件直接相关的设备驱动。从广义上说，“驱动程序”是指一些函数的集合，这些函数都能对硬件设备进行 *** 作。驱动程序的概念在没有固定的 *** 作系统的时候，是一个比较模糊的定义。简单地理解就是提供了一个软件到硬件(也可以是虚拟硬件) *** 作的函数。通常主要应该包括：设备初始化、设备的读写(输入输出)、设备的控制等信息。在μC/OS-Ⅱ下没有统一的设备驱动接口——不像Windows或者linux下通过设备文件的定义模式，所以，把一些对硬件 *** 作是通过一般的函数来完成的，叫成“驱动程序”也不为过。

1. 简介

外设驱动程序是实时内核和硬件之间的接口，是连接底层硬件和内核的纽带。

编写驱动程序模块应满足以下主要功能：

① 对设备初始化;

② 把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;

③ 读取应用程序传送给设备的数据和回送应用程序请求的数据;

④ 监测和处理设备出现的异常。由于在μC/OS-Ⅱ下没有统一的设备驱动接口，在该 *** 作系统中设备驱动的设计和实现主要是通过一些对硬件 *** 作的函数来完成。

2. μC/OS-Ⅱ *** 作系统启动过程中的硬件初始化

基于μC/OS-II的应用系统工作时，首先把CPU初始化;接着进行 *** 作系统初始化，主要完成任务控制块(TCB)初始化、TCB优先级表初始化、空任务的创建等;然后开始创建新任务，并可在新创建的任务中再创建其他的新任务;最后调用OSSTART()函数启动多任务调度。

当μC/OS-Ⅱ实际移植到具体的硬件平台中时，系统初始化时还要进行硬件的初始化。主函数是系统启动首先执行的一个函数，在启动μC/OS—Ⅱ之前，要屏蔽所有中断，并对全局变量初始化，防止运行出错。硬件初始化主要包括中断初始化，串口、键盘、显示等设备初始化。μC/OS—Ⅱ的初始化通过调用OSInit()函数，为OS分配任务队列、优先级状态表和准备状态表，初始化全局变量，并且创建一个空循环任务。接下来，在启动μC/OS—Ⅱ前调用OSTaskCreate()创建所有用户任务，并置准备态，创建任务时，要指定每个任务的优先级、堆栈大小和位置、任务函数入口。调用OS2Start()启动μC/OS—Ⅱ。从就绪队列中找到优先级最高的任务，作为当前任务执行。流程如图所示。

3. μC/OS-Ⅱ *** 作系统对硬件的 *** 作和控制

3.1 函数控制硬件

前面已经提到过，不像其他的 *** 作系统，在μC/OS—Ⅱ中没有统一的设备驱动接口，因此对硬件的 *** 作和控制可以通过函数来完成。在启动过程中完成硬件初始化后，系统创建一个空循环任务，然后就可以调用OSTaskCreate()创建用户任务，在任务用户任务中选择要控制的硬件，选择最佳的控制方法，调用用户自己编写的函数来完成。

图 系统启动流程

3.2 BSP

BSP(板级支持包)是介于底层硬件和 *** 作系统之间的软件层次，它完成系统上电后最初的硬件和软件初始化，并对底层硬件进行封装，使得 *** 作系统不再面对具体的 *** 作。

为μC/OS-Ⅱ编写一个简单的 BSP。它首先设置CPU内部寄存器和系统堆栈，并初始化堆栈指针，建立程序的运行和调用环境;然后可以方便地使用C语言设置硬件的配置环境，并编制相应的 *** 作函数，为 *** 作系统调用提供统一的接口;在CPU、板级和程序自身初始化完成后，就可以把CPU的控制权交给 *** 作系统了。