【uCOS_51的移植概述】
uCOS_51是uCOS-II v2.52在MCS-51系列單片機上的移植實例，采用大模式，須外部擴展64KB的SRAM，內核的移植簡單地歸納為如下幾條：
(1)聲明11個數據類型(OS_CPU.H)；
(2)用#define聲明4個宏(OS_CPU.H)；
(3)用C語言編寫10個簡單的函數(OS_CPU_C.C)；
(4)編寫4個匯編語言函數(OS_CPU_A.ASM)。
上述為一般移植過程中所要進行的工作，除此之外，我還增設了其它措施，以便于應用。
【uCOS_51的技術支持】
uCOS_51由本人休閑在家編寫，由于時間精力和能力的有限，難免有所疏乎，歡迎有志人士一起學習探討。
作者：華兄
郵箱：xxxxxxxx@qq.com
“uCOS_51”是我給工程起的名稱，“望文生義”，我還習慣Version的簡寫使用小寫字母，uCOS-II v2.52，而不是uCOS-II V2.52，哈哈，習慣了就好。我原本想去移植從官網下的最新版本uCOS-II內核《Micrium-uCOS-II-V290》，我只移植作簡單地測試，并不打算試用其它的功能，我又熱忠uCOS-II v2.52這個版本，對其內核源碼非常了解，于是打消了移植最新版本內核的念頭，感興趣的朋友可以去試試。其實這篇文章早就醞釀要寫了，由于沒有工作的壓力，也就沒有學習的動力，三天打魚兩天曬網，想到什么，寫什么，沒有什么邏輯性，不要見怪，哈哈！
我不想談移植工作和具體的實現，這些隨大流的東西，源碼是最好的老師，里面有詳盡的注釋。我就隨寫自己的想法吧。
每個接觸過uCOS_51的朋友，心里面總會有一些想法：它究竟是如何運作的？OS內核究竟有多奇妙？小小51單片機也能跑操作系統 ……？
想必不少朋友聽說過或者使用過RTX-51實時系統，這是我使用過的最小操作系統內核，Keil自帶的，內核源碼完全使用匯編語言編寫。談起OS內核，核心任務之一就是調度：為任務分配資源和時間，決定任務運行的次序，從而使系統滿足特定的性能要求。這些說起來過于籠統，一句話就是不停地切換CPU寄存器——保存寄存器：入棧；彈出寄存器：出棧；保存寄存器：入棧；恢復寄存器：出棧。講來講去，都跟棧有關系，那就談談uCOS_51的任務棧和硬件堆棧。
每個任務都會有自己的任務棧用于保存現場——CPU寄存器和其它信息，uCOS_51中通過OSTaskStkInit函數(源碼見工程，建議下載uCOS_51修訂版)來初始化所有的任務棧，棧底保存堆棧長度，然后就是任務代碼起始地址，接下來CPU寄存器，最后仿真堆棧指針。接下來談談硬件堆棧，硬件堆棧在OS_CPU_A.ASM中通過保留一定數量的存儲單元獲得，它只關心存儲單元數量，堆棧起始地址OSStack由Keil指定。所謂硬件堆棧，就是專門給占用CPU的任務使用，如何使用的呢？就是把任務棧內容彈出到硬件堆棧，然后用去恢復現場，還有保存運行過程中的中間數據。發生任務切換保存現場時，也是按初始化任務棧的次序，從硬件堆棧中彈出任務運行信息包括其它信息(如任務調用子函數產生的斷點信息)、任務代碼地址，Oh,no！此時叫斷點，還有CPU寄存器。其實是由OS_CPU_A.ASM中的出、入棧次序決定了OSTaskStkInit函數中的出、入棧次序。你會發現沒有從硬件堆棧中彈出堆棧長度以及仿真堆棧指針！堆棧長度在OS_CPU_A.ASM中是通過硬件堆棧棧頂SP減去OSStkStart(OSStkStart=OSStack-1)得來的，怎么不會是初始值15呢？當然不是啦，誰知道程序在哪里由于突然發生調度而中斷運行，任務運行過程中調用子函數就會有出入棧行為，還有其它因素影響堆棧長度。在uCOS-II v2.52內核中，中斷嵌套不允許發生任務的調度，只有當一層中斷嵌套時才能進行中斷級的任務切換，如若此時發生任務的切換，會調整硬件堆棧棧項SP，SP=SP-4，去掉在調用OSIntExit()、OSIntCtxSw()過程中壓入堆棧的多余內容(就是兩個斷點)。接下來就是仿真堆棧指針，它是賦給了?C_XBP這個變量，保存現場時也是從這里獲取，我們來專門談談?C_XBP這個仿真堆棧指針。
?C_XBP初始讓人覺得異常神秘，我也是，移植時差些被它迷糊了。查閱資料發現，這個仿真堆棧非常特殊，它是向下生長，而普通堆棧是向上生長，所以我們要把仿真堆棧的高地址值賦給?C_XBP。在STARTUP.A51用戶上電初始化程序中，我把?C_XBP設在了外部RAM的最高地址FFFFH+1處，這里較少被占用。哈哈，其實這些都是門面工作，uCOS_51中每個任務都會有自己的仿真堆棧指針?C_XBP，OSTaskStkInit函數中，它是設在任務棧項端，也就是任務棧棧底ptos+MAX_STK_SIZE地址處，那么，ptos+MAX_STK_SIZE除去任務運行正常使用，其余就用作仿真堆棧。哈哈，你不必擔心，仿真堆棧我也不熟，uCOS_51不使用它。
我們再談些什么好呢，真想出去走走了，外邊下著雨，算了，辛苦一下 …，先指正uCOS_51修訂版中的三個錯誤吧：(一)在OS_CPU_A.ASM中，?PR?_?SerialISR?OS_CPU_A SEGMENT CODE，串口中斷服務子程序不可重入，應該是?PR?SerialISR?OS_CPU_A SEGMENT CODE；(二)在serial.c中，InitSerial函數里注釋有誤，SCON=0x50;PCON=0x00; // 模式2，SM2=0，SMOD=0，應該是模式1，這也是張義和老師書上的錯誤；(三)在uCOS_II.H中，OS_TaskIdle函數聲明以及OS_TaskStat函數聲明的參數少寫了一個'd'變成ppata，應該是ppdata;(四)這個錯誤來自內核源碼，在OS_TASK.C中，OSTaskDel函數定義self這個布爾變量卻沒有使用，編譯器發出警告，該定義已在修訂版中去除，這里只是引起朋友的關注。
我再談談測試uCOS_51過程中發現的一個非常有意思的問題，就是工作狀態指示燈閃爍異常，起初我設置1秒閃爍一次，而實際發現幾乎要2秒才會閃爍。系統只有兩個任務——空閑任務和工作狀態指示任務，負荷不重，折騰了我老半天，最后我添加另外一個低優先級任務，高于空閑任務，里面置死循環，完完全全的空任務，使得空閑任務無法得到執行，這下發現指示燈正常閃爍起來了，然后盤根究底，發現問題出在空閑計數器OSIdleCtr上，"OSIdleCtr" 變量務必設置為 "idata" 存儲類型，否則任務運行節拍變慢。這就是答案，我特意注釋在main.c中。
由上面的問題引發我們思考，為什么設置idata存儲類型就正常了呢？由于uCOS_51采用大模式，全部變量默認為xdata存儲類型，存儲在外部RAM中，訪問需要花費更多的CPU時間，而空閑任務是經常被調度的任務，自然空閑計數器OSIdleCtr也就成了經常被訪問的變量。訪問頻率如此之高，如若設在外部RAM中，也就要耗費更多的CPU時間，增加了系統延時，閃爍也就變得慢了。因此需要把它放在內部RAM中，其它同理。
好了，我要出去了，哈哈 …
今天先談談#define REENTRANT reentrant這個宏，也就是Keil里reentrant這個關鍵字。原則上我們不需要修改任何與處理器無關的代碼，由于Keil編繹器的特殊性，這些代碼仍需作改動。Keil缺省情況下編譯出來的代碼不可重入，考慮多任務并發執行，系統要求可重入代碼，因此，需要在每個C函數及其聲明后加上關鍵字reentrant。代碼的可重入是指可以被多個任務并發使用，而數據不會遭到破壞；不可重入是指不能由多個任務所共享，除非能確保互斥訪問。想要了解更多，還請朋友自發去查閱資料，我就不再贅述！
下面說說uCOS-II v2.52里pdata這個參數，pdata是Keil里保留的關鍵字，代表分頁式存儲類型。所以避免沖突，給內核源碼所有pdata改名為ppdata，這是追隨楊大俠的做法。
在uCOS-II v2.52里，有BOOLEAN這個數據類型，它是布爾型，取值0或1。雖然你很想用bit這個數據類型去typedef，但強烈建議最好不要這么去做，因為bit無法在結構體里使用，所以把BOOLEAN定義成uchar類型。
... ...
貌似很久沒有更新過了 。。。
修正兩個錯誤吧，OS_EXT DF_IDATA OS_TCB *OSTCBCur; 以及 OS_EXT DF_IDATA OS_TCB *OSTCBHighRdy; 改為 OS_EXT OS_TCB *DF_IDATA OSTCBCur; 和 OS_EXT OS_TCB *DF_IDATA OSTCBHighRdy;，原因很簡單，OSTCBCur和OSTCBHighRdy存放于idata中，所指向的對象才存放在xdata。
討論一下OSTCBCur和OSTCBHighRdy這兩個指針，根據Keil C51用戶手冊，這兩個指針分別占用三個字節的地址空間，+0表示指針所指向對象的數據類型，+1表示高8位數據，+2表示低8位數據，+1數據和+2數據共同組成對象的16位地址。
這里講一下uCOS_51中的模塊化編程，uCOS_II.C中，#define OS_GLOBALS這個宏，使得uCOS_II.H中的普通變量、結構體變量等對于內核來說是全局變量(見uCOS_II.H之#define OS_EXT)；內核以外，由于沒有這個宏，BSP、應用層將視為extern類型(見uCOS_II.H之#define OS_EXT extern)。#define OS_MASTER_FILE防止內核重復包含INCLUDES.H這個頭文件。uCOS_II.C包含頭文件和內核文件，編譯預處理階段，就會加載這些頭文件和內核文件信息，編譯時，一塊編譯成uCOS_II.O目標文件。
#include "..\ucos_51\ucos-ii\inc\includes.h"，這個東東，起初也許你會覺得它比較冗長，沒有辦法，#include "includes.h"編譯器報錯找不到文件，只能使用笨方法為編譯器指定文件路徑。
扯一下就緒表吧，uCOS-II v2.52支持64個優先級，OSRdyGrp、OSRdyTbl[]、OSUnMapTbl[]這幾個變量功不可沒。我們可以通過void OS_Sched (void);這個函數(見OS_CORE.C)來研究uCOS-II v2.52查找當前就緒的最高優先級算法。特別談一下OSUnMapTbl[]這個東西，它是由256個元素組成的數組，作用：查找一個8位二進數中，最低位為1的是哪個位。如0x80，最低位為1的是第7位；0x00和0xff，最低位為1的是第0位。我們來看看uCOS-II v2.52查找當前就緒的最高優先級算法，下面代碼來自void OS_Sched (void);(見OS_CORE.C)。
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; /* Get pointer to HPT ready to run */
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
OSUnMapTbl[OSRdyGrp]獲得OSRdyGrp中最低位為1的位置y，即最高優先級所在就緒表OSRdyTbl[]的分組，一共8組(0～7)。OSRdyTbl[y]可以獲得最高優先級所在就緒表OSRdyTbl[]的分組信息，一串8位二進制數。OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]可以獲得這串二制數中最低位為1的位，假設為x。在uC/OS中，數值越小，優先級越大，y和x都是OSRdyGrp以及OSRdyTbl[y]位最低的，uCOS-II v2.52中優先級計算公式：Prio=y<<3+x。y和x都是最低最小，則Prio最小，優先級就越大。
uCOS-II v2.52只支持64個優先級，我記得應該在uCOS-II v2.80以后，就開始支持256個優先級了。我們拿uCOS-II v2.83舉例說明，它沒有改變OSUnMapTbl[]這個數組，但改變了OSRdyGrp和OSRdyTbl[]，有8位和16位兩種定義，也改變了OSPrioHighRdy的長度，由8位變為16位長度。我們來看看uCOS-II v2.83查找當前就緒的最高優先級算法。
下面代碼來自uCOS_II.H。
#if OS_LOWEST_PRIO <= 63 // 優先級數少于64時
OS_EXT INT8U OSRdyGrp; /* Ready list group */
OS_EXT INT8U OSRdyTbl[OS_RDY_TBL_SIZE]; /* Table of tasks which are ready to run */
#else // 優先級數多于63時，注意變量數據長度的變化
OS_EXT INT16U OSRdyGrp; /* Ready list group */
OS_EXT INT16U OSRdyTbl[OS_RDY_TBL_SIZE]; /* Table of tasks which are ready to run */
#endif
下面代碼來自static void OS_SchedNew (void);(見OS_CORE.C)，此函數會被OS_Sched ()調用，用于查找當前就緒的最高優先級。
static void OS_SchedNew (void)
{
#if OS_LOWEST_PRIO <= 63 /* See if we support up to 64 tasks */
INT8U y;
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
#else /* We support up to 256 tasks */
// ---------------------------------------- 上半部分與uCOS-II v2.52一樣 ----------------------------------------
INT8U y;
INT16U *ptbl;
if ((OSRdyGrp & 0xFF) != 0) { // OSRdyGrp低8位不為0，最高優先級信息必定分布在OSRdyGrp低8位
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp & 0xFF]; // 查找OSRdyGrp低8位中最低位為1的位置y
} else { // OSRdyGrp低8位為0，最高優先級信息必定分布在OSRdyGrp高8位
y = OSUnMapTbl[(OSRdyGrp >> 8) & 0xFF] + 8; // OSRdyGrp右移8位，查找OSRdyGrp低8位中最低位為1的位置，再加8才是最高優先級信息分布在OSRdyGrp中的實際位置y，這是高明之處
}
ptbl = &OSRdyTbl[y]; // 注意，OSRdyTbl[y]長度為16位
if ((*ptbl & 0xFF) != 0) { // OSRdyTbl[y]低8位不為0，最高優先級信息必定分布在OSRdyTbl[y]低8位
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 4) + OSUnMapTbl[(*ptbl & 0xFF)]); // OSUnMapTbl[(*ptbl & 0xFF)])類似計算y，不過，這里計算優先級的方法有所不同而已
} else { // OSRdyTbl[y]低8位為0，最高優先級信息必定分布在OSRdyTbl[y]高8位
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 4) + OSUnMapTbl[(*ptbl >> 8) & 0xFF] + 8); // OSUnMapTbl[(*ptbl >> 8) & 0xFF] + 8類似計算y
}
#endif
}
前半截優先級數少于64時，與uCOS-II v2.52一樣，咱們看后半截，我就直接在代碼里面注釋說明。
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