1. 知識準備
要想對ucos-ii的移植有較深的理解，需要兩方面知識：
（1）目標晶片，這裡是lpc17xx系列晶片，它們都是基於ARMv7 Cortex-M3核心，所以這一類晶片的ucos-ii移植幾乎都是一樣的，要想了解Cortex-M3核心，推薦《ARM Cortex-M3權威指南》（宋巖譯）；
（2）ucos-ii核心原理，推薦《嵌入式實時作業系統uC/OS-II（第2版）》（邵貝貝譯）。
2. 下載檔案
ucos-ii移植過程主要涉及三個檔案：os_cpu.h, os_cpu_a.asm和os_cpu_c.c
實際上，一般情況下，我們想要移植的目標晶片前輩們都已經移植成功過了，我們需要做的就是下載就可以了。
需要下載兩類檔案：
（1）lpc17xx晶片啟動/初始化程式碼：LPC17xx.h, system_LPC17xx.h, core_cm3.h, core_cm3.c, startup_LPC17xx.s和system_LPC17xx.c，這幾個檔案都可以從lpc官方網站lpc17xx系列晶片的任何一個專案中找到；
（2）ucos-ii移植程式碼：可以在Micrium官方網站中找到uCOS-II在LPC17xx上的移植程式碼（IAR平臺）。
3. 建立工程
（1）建立資料夾UCOS_II_V289，在該目錄下建立子目錄APP, lpc17xx, Output, uC-CPU, UCOS-II，在Output下建立obj和list子目錄，然後將第2步下載的檔案新增進相應的資料夾中，檔案拓撲圖如下：
UCOS_II_V289
├─APP
│ hello.c
│
├─lpc17xx
│ core_cm3.c
│ core_cm3.h
│ LPC17xx.h
│ startup_LPC17xx.s
│ system_LPC17xx.c
│ system_LPC17xx.h
│ type.h
│
├─Output
│ ├─list
│ └─obj
├─uC-CPU
│ os_cpu.h
│ os_cpu_a.asm
│ os_cpu_c.c
│ os_dbg.c
│
└─uCOS-II
app_cfg.h
os_cfg.h
os_core.c
os_flag.c
os_mbox.c
os_mem.c
os_mutex.c
os_q.c
os_sem.c
os_task.c
os_time.c
os_tmr.c
ucos_ii.h
其中，hello.c中的檔案程式碼如下：
#include <LPC17xx.h>
#include <ucos_ii.h>
#define TASK_STK_SIZE 512
OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE];
void TaskStart(void *data);
int main(void)
{
OSInit();
OSTaskCreate(TaskStart, (, &TaskStartStk[TASK_STK_SIZE - ], );
OSStart();
;
}
void TaskStart(void *data)
{
data=data;
OS_CPU_SysTickInit(SystemFrequency/);
for(;;)
{
OSCtxSwCtr = ;
OSTimeDlyHMSM(,,,);
}
}
（2）Keil uVision4建立新工程，選擇UCOS_II_V289作為工程目錄，選擇晶片型號，需要注意的是當提示“Copy NXP LPC17xx Startup Code to Project Folder and Add File to Project?”時，選擇“否”，因為我們已經有這個檔案了。建立組，新增相應檔案到組，如下所示：
右擊“UCOS_II_V289”，更改工程設定：
如果勾選“Run to main()”，那麼在模擬的時候，就會跳過啟動程式碼，直接到main函式。
4. 編譯
編譯，會報很多錯誤，下面一個一個改：
（1）將os_cpu_a.asm中的“public”改為“EXPORT”；
（2）將os_cpu_a.asm中的
RSEG CODE:CODE:NOROOT(2)
THUMB
改為
AREA OSKernelschedular,code,READONLY
THUMB
（3）將os_cfg.h中“OS_APP_HOOKS_EN”、“OS_DEBUG_EN”和“OS_TASK_STAT_EN”設定為0；
（4）將startup_LPC17xx.s中的所有的“PendSVHandler”改為“OS_CPU_PendSVHandler”，所有的“SysTickHandler”改為“OS_CPU_SysTickHandler”。
編譯通過。
5. 軟體模擬除錯
在步驟4中已經設定為軟體模擬除錯，編譯成功後，即可新增斷點進行軟體模擬除錯，檢視程式碼執行是否符合預期。至此，移植結束。
6. 相關說明
（1）啟動檔案與啟動流程
i）啟動檔案
啟動檔案為以下幾個檔案core_cm3.c, core_cm3.h, LPC17xx.h, startup_LPC17xx.s, system_LPC17xx.c 和 system_LPC17xx.h，下面分別說明它們的功能。
startup_LPC17xx.s：該檔案是Cortex-M3的啟動彙編程式碼，閱讀原始碼不難發現，它的作用是：堆和棧的初始化以及向量表的定義。Cortex-M3的向量表其實就是一個32位整數陣列，每個下標對應一個向量，該下標元素的值則是該中斷服務子程式的入口地址。向量表在地址空間中的位置是可以設定的，通過NVIC（向量中斷控制器）中的一個重定位七寸器來指出向量表的地址。復位後，該暫存器的值為0，因此，在地址0處必須包含一張向量表，用於初始時的中斷分配。
|
中斷型別 |
表項地址偏移量 |
中斷向量 |
|
0 |
0x00 |
MSP的初始值 |
|
1 |
0x04 |
復位 |
|
2 |
0x08 |
NMI |
|
… |
… |
… |
其中，向量表中的第一個元素並非中斷向量，而是MSP（主堆疊暫存器）的初始值。
LPC17xx.h：該檔案是CM3（Cortex-M3，下同）核心晶片的標頭檔案，它定義了晶片暫存器的結構體。
core_cm3.h和core_cm3.c：這兩個檔案分別是CM3核心晶片的外圍驅動標頭檔案和原始碼。
system_LPC17xx.h和system_LPC17xx.c：這兩個檔案為我們提供了一個系統初始化函式SystemInit()，CM3的初始化包括時鐘配置、電源管理、功耗管理等。其中時鐘配置比較複雜，因為他包括兩個PLL倍頻電路，一個是主PLL0，主要為系統和USB提供時鐘，另一個是PLL1，專門為USB提供48M時鐘。預設情況下，系統使用12M外部晶振，通過PLL0倍頻到一個較高的頻率，之後可以通過分頻為CPU、外設以及可選的USB子系統提供精確的時鐘。
ii）啟動流程
由Cortex-M3的啟動步驟可知，系統上電後，首先執行復位的5個步驟：
①NVIC復位，控制核心；
②NVIC從復位中釋放核心；
③核心配置堆疊；
④從地址0x00000000處取出MSP的初始值，從地址0x00000004處取出PC的初始值——這個值是復位向量；
⑤運行復位中斷服務子程式；
其中，復位中斷服務子程式的程式碼如下：
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT SystemInit
IMPORT __main
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP
可知，通過復位中斷服務子程式，首先載入程式進入SystemInit()函式，然後進入__main（此__main是C_Library中的函式，非main()）。
（2）SysTick定時器、SysTickInit與SysTickHandler
i)SysTick定時器
Cortex-M3核心內部包含了一個簡單的定時器——SysTick定時器。SysTick定時器被捆綁在NVIC中，用於產生SysTick中斷。一般情況下，作業系統以及所有使用了時基的系統，都必須由硬體定時器來產生需要的“滴答”中斷，作為整個系統的時基。SysTick定時器就是用來產生週期性的中斷，以維持作業系統“心跳”節律的。SysTick定時器的時鐘源可以是內部時鐘（FCLK，CM3上的自由執行時鐘），或者是外部時鐘（CM3上的STCLK訊號）。
SysTick定時器能產生中斷，CM3為它專門開出一箇中斷型別，並且在向量表中有它的一席之地——SysTickHandler，它使得作業系統和其它軟體系統在CM3核心的移植變得更加簡單，因為在所有的CM3微處理器上，SysTick的處理方式都是相同的。
有4個暫存器控制SysTick定時器，下面只介紹其中經常用到的三個：
①SysTick控制及狀態暫存器（地址：0xE000E010）
|
位段 |
名稱 |
型別 |
復位值 |
描述 |
|
16 |
COUNTFLAG |
R |
0 |
如果在上次讀取本暫存器後，SysTick已經計到了0，則該位為1；如果讀取該位，該位自動清0 |
|
2 |
CLKSOURCE |
R/W |
0 |
0=外部時鐘源（STCLK） 1=核心時鐘源（FCLK） |
|
1 |
TICKINT |
R/W |
0 |
1=SysTick倒數計數到0時產生SysTick異常請求 0=倒數到0時無動作 |
|
0 |
ENABLE |
R/W |
0 |
SysTick定時器的使能位 |
②SysTick重灌載數值暫存器（地址：0xE000E014）
|
位段 |
名稱 |
型別 |
復位值 |
描述 |
|
23:0 |
RELOAD |
R/W |
0 |
當倒數計數到0時，將被重灌載的值 |
③SysTick當前數值暫存器（地址：0xE000E018）
|
位段 |
名稱 |
型別 |
復位值 |
描述 |
|
23:0 |
CURRENT |
R/Wc |
0 |
讀取時返回當前倒數計數的值，寫它則使之清零，同時還會清除在SysTick控制及狀態暫存器中的COUNTFLAG標誌 |
ii） SysTickInit()函式
該函式用於初始化SysTick定時器，在本移植例項中，它位於os_cpu_c.c檔案中，其函式名被更改為“OS_CPU_SysTickInit”，原始碼如下：
void OS_CPU_SysTickInit (INT32U cnts)
{
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_RELOAD = cnts - 1u;
/* 設定SysTickHandler中斷優先順序為最低優先順序 */
OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_ST = OS_CPU_CM3_NVIC_PRIO_MIN;
/* 使能定時器 */
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC | OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_ENABLE;
/* 使能SysTickHandler中斷 */
OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL |= OS_CPU_CM3_NVIC_ST_CTRL_INTEN;
}
第一行用於裝載SysTick重灌載數值暫存器，其他幾行都有註釋，在此不再解釋。
iii)SysTickHandler
當SysTick定時器倒數計數到0時，將產生SysTick中斷，該中斷位於向量表15號位置（中斷向量號：15，下同）。在本移植例項中，該中斷服務子程式的名稱被更改為“OS_CPU_SysTickHandler”，其位於os_cpu_c.c檔案中，原始碼如下：
void OS_CPU_SysTickHandler (void)
{
OS_CPU_SR cpu_sr;
OS_ENTER_CRITICAL(); /* Tell uC/OS-II that we are starting an ISR */
OSIntNesting++;
OS_EXIT_CRITICAL();
OSTimeTick(); /* Call uC/OS-II's OSTimeTick() */
OSIntExit(); /* Tell uC/OS-II that we are leaving the ISR */
}
(3) OSCtxSw與PendSVHandler
i）PendSV中斷
Cortex-M3核心內建了一個重要的中斷——PendSV中斷（可掛起的系統呼叫）。與SVC中斷（系統服務呼叫，簡稱系統呼叫）不同的是，PendSV可以像普通的中斷一樣被掛起，OS可以利用它“緩期執行”一箇中斷——直到其他重要的任務完成後才執行動作。掛起PendSV的方法是：手動往NVIC的PendSV掛起暫存器中寫1，掛起後，如果該中斷優先順序不夠高，則將緩期等待執行。
PendSV的典型功能是上下文（任務）切換。若在即將做上下文（任務）切換時發現CPU正在響應一箇中斷，這時，OS是不能執行上下文（任務）切換的，否則將使中斷請求被延遲，而這在實時系統中是絕不能容忍的。PendSV可以完美地解決這個問題，PendSV中斷會自動延遲上下文（任務）切換的請求，直到其他的中斷請求都完成後才響應。為實現這個機制，需要把PendSV的優先順序設定為最低，當OS需要做上下文（任務）切換時掛起一個PendSV中斷即可。
PendSV中斷位於向量表14號位置，在本移植例項中，該中斷服務子程式的名稱被更改為“OS_CPU_PendSVHandler”，其位於os_cpu_a.asm檔案中，原始碼如下：
OS_CPU_PendSVHandler
CPSID I ; Prevent interruption during context switch
MRS R0, PSP ; PSP is process stack pointer
CBZ R0, OS_CPU_PendSVHandler_nosave ; Skip register save the first time
SUBS R0, R0, # on process stack
STM R0, {R4-R11}
LDR R1, =OSTCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
LDR R1, [R1]
STR R0, [R1] ; R0 is SP of process being switched out
; At this point, entire context of process has been saved
OS_CPU_PendSVHandler_nosave
PUSH {R14} ; Save LR exc_return value
LDR R0, =OSTaskSwHook ; OSTaskSwHook();
BLX R0
POP {R14}
LDR R0, =OSPrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
LDR R1, =OSPrioHighRdy
LDRB R2, [R1]
STRB R2, [R0]
LDR R0, =OSTCBCur ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy;
LDR R1, =OSTCBHighRdy
LDR R2, [R1]
STR R2, [R0]
LDR R0, [R2] ; R0 is new process SP; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
LDM R0, {R4-R11} ; Restore r4- from new process stack
ADDS R0, R0, #0x20
MSR PSP, R0 ; Load PSP with new process SP
ORR LR, LR, #0x04 ; Ensure exception return uses process stack
CPSIE I
BX LR ; Exception return will restore remaining context
END
ii）OSCtxSw
ucos-ii中，OSCtxSw的功能是上下文（任務）切換。而由上面的介紹可知，真正的切換工作是在PendSV中斷中完成的，那麼可想而知，OSCtxSw只需觸發一個PendSV中斷即可完成上下文（任務）切換的工作。OSCtxSw位於os_cpu_a.asm檔案中，原始碼如下：
OSCtxSw
LDR R0, =NVIC_INT_CTRL ; Trigger the PendSV exception (causes context switch)
LDR R1, =NVIC_PENDSVSET
STR R1, [R0]
BX LR
7. 工程原始碼
工程原始碼連結：USCO_II_V289.rar
8. 參考資料
[1] 《ARM Cortex-M3權威指南》（宋巖譯）
[2] 《嵌入式實時作業系統uC/OS-II（第2版）》（邵貝貝譯）