基于μCOS-II的USB主機系統(tǒng)設(shè)計

　　摘 要：USB（Universal Serial Bus）是目前應(yīng)用非常廣泛的一種總線形式。其即插即用、熱插拔、接口體積小巧等優(yōu)點給計算機外設(shè)連接技術(shù)帶來重大變革。μCOS-II 是一個源碼公開、完整的、可移植、可固化、可裁剪的嵌入式實時操作系統(tǒng)，可以方便地移植到多種微處理器上。以在新太科技實際工作中的LPC2378 讀卡器為例，詳細(xì)介紹μCOS-II 中USB 主機系統(tǒng)的設(shè)計。

　　μC/OS-II 是美國學(xué)者Lacrosse 設(shè)計的一個優(yōu)秀的嵌入式實時操作系統(tǒng)，其代碼絕大部分用ANSIC 語言編寫，可用于8 位、16 位、32 位、甚至64 位微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器等，具有操作系統(tǒng)最基本最核心的功能，非常適于在小型系統(tǒng)和片上系統(tǒng)（SOC）中使用。USB 為個人電腦與嵌入式設(shè)備之間的連接提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化、單一化的接口，其高效性和可靠性使得它已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)的首選接口。此LPC2378 讀卡器具有卡票檢測、消費扣錢、系統(tǒng)升級、下發(fā)黑名單、在線充值、余額查詢等功能，但這些功能的實現(xiàn)都依賴于上位機的請求，業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊只有在獲得相應(yīng)的請求后才能進(jìn)行相應(yīng)的處理并將處理結(jié)果返回給上位機。而USB 主機系統(tǒng)就是起銜接上位機和業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊的功能，接收上位機請求以及將業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊的結(jié)果返回給上位機。

　　1 構(gòu)建μC/OS-II系統(tǒng)環(huán)境

　　1.1 移植μC/OS-II 到LPC2378 開發(fā)板

　　嵌入式操作系統(tǒng)作為大多數(shù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的軟件平臺，它管理著系統(tǒng)的資源，為應(yīng)用軟件提供各種必要的服務(wù)。在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中使用嵌入式系統(tǒng)，可以提升嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，但是在得到嵌入式操作系統(tǒng)提供服務(wù)之前，關(guān)鍵是要將嵌入式操作系統(tǒng)移植到目標(biāo)板上。

　　移植條件：

　　移植μC/OS-II 之前需要注意，目標(biāo)處理器必須滿足以下五點要求：

　　1. 處理器的C 編譯器能產(chǎn)生可重入型代碼；2. 處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時中斷（通常為10-100Hz）；3. 用C 語言可以開/關(guān)中斷；4. 處理器能支持一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲硬件堆棧（可能是幾KB）；5. 處理器有將堆棧指針以及其他CPU 寄存器的內(nèi)容讀出并保存到堆棧或內(nèi)存中去的指令。

　　LPC2378 系列ARM7 微控制器可以滿第2、4 和5 點要求，使用ADS 的C 編譯器可以滿足1 和3 點要求。

　　移植步驟：

　　OS_CPU.H 的移植：

　　在OS_CPU.H 文件中定義與處理器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型，例如BOOLEAN，INT8U 和INT8S 等。根據(jù)ADS1.2編譯器的特性定義。在OS_CPU.H 文件中定義與處理器相關(guān)的宏， 主要是進(jìn)出臨界區(qū)代碼OS_ENTRER_CRITICAL（）、OS_EXIT_CRITICAL（）。

　　將OS_ENTRER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）定義為軟件中斷函數(shù)，所以還要編寫相應(yīng)的軟件中斷處理代碼（可以在OS_CPU_C.C 文件中編寫）實現(xiàn)開/關(guān)中斷。同樣定義OS_TASK_SW（）為軟件中斷函數(shù)，并編寫相應(yīng)的軟件中斷處理代碼（調(diào)用OS_IntCtxSw 函數(shù)）實現(xiàn)任務(wù)切換。

　　OS_CPU_C.C 的移植：

　　在OS_CPU_C.C 中需要編寫10 個相關(guān)的函數(shù)，為：OSTaskStkInit（）；OSTaskDellHook（）；OSTaskIdleHook （）；OSTaskTickHook（）等函數(shù)。其中9 個系統(tǒng)Hook函數(shù)可以為空函數(shù)，也可以根據(jù)用戶自己的需要編寫相應(yīng)的操作代碼。任務(wù)棧結(jié)構(gòu)初始化函數(shù)OSTaskStkInit（）必須根據(jù)移植時統(tǒng)一定義的任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化。

　　OS_CUP_A.ASM 的移植。

　　μC/OS-II 移植要求編寫的匯編語言函數(shù)為：

　　OSStartHightRdy（）；OSCtxSw（）；OSIntCtxSw（）；OS_TickISR（）。當(dāng)然這些程序不一定非得用匯編，也可以用嵌入式C 語言來完成。

　　至此，完成μC/OS-II 在ARM7 處理器LPC2378上代碼的移植，其大部分代碼與μC/OS-II 在其他ARM7 處理器上的移植是通用的。