嵌入式实时操作系统的设计与开发——移植内核

2024-01-07 18:32:58

什么是移植内核?移植内核就是将已在某一特定CPU(或SOC芯片)上运行的RTOS内核在另一CPU上运行起来。
移植大部分是和硬件相关,需要针对具体CPU或芯片进行有区别的代码编写。

aCoral的移植包括两个部分:一是硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer,HAL)移植,二是项目移植。

硬件抽象层(HAL)移植是针对不同目标板改写相关代码。
不同开发板的硬件资源不一样,具体体现在不同架构处理器的指令集不一样(ARM与RISC);相同架构处理器的不同系列产品,其寄存器资源也不一样(Cotex-M3与M4)。

对于项目移植,由于不同开发环境(如Windows下的ADS、KEIL、IAR、Linux下的Makefile)的编译器、汇编器、链接器不一样,所以即使用C语言编写的代码,也存在兼容问题(但基本兼容,只是一些扩展性能不兼容,如inline,增加段相关操作等)。汇编就更加不一样,需要针对不同开发环境编写专门的汇编代码,同时实现很小量的C语言的扩展属性。

针对上述两种移植,硬件抽象层移植是重点,而项目移植主要是处理规则不一致的问题,如GNU的汇编标号要加:,而ADS的汇编标号不用加:,GNU的变量到处是.global,而ADS中是EXPORT。
因此,移植过程主要是硬件抽象层移植。

硬件抽象层移植

RTOS内核中与硬件相关的代码通常包括如下几个方面。

  1. 启动(BOOT)。不同CPU的BOOT是不一样的。
  2. 中断。不同CPU的中断机制和处理流程也是不同的,如中断优先级、中断屏蔽、开/关中断、时钟中断等,移植时需要针对指定CPU进行相应处理。
  3. 任务切换。任务切换是操作系统的灵魂,有了它才能支持多任务并发执行,才称的上是操作系统。这部分也是与硬件密切相关的,因为任务切换的主体是任务运行的上下文,即CPU的各种寄存器,如x86是AX、BX等,而ARM则是R0、R1、…、R12、LR、PC、CPSR等。
  4. 内存。不同内存的大小、工作机制、控制器初始化、MMU映射、地址空间设置都是不一样。

如果将上述与硬件相关的功能部分抽象化,提供相应接口供内核使用,便可简化移植工作,也利于区分硬件和软件的界限,这种抽象方式称为硬件抽象,相应的与硬件相关的代码层称为硬件抽象层HAL。

这种硬件抽象对用户而言,是透明的,移植时会比较有头绪。

中断接口

与中断相关的移植接口都包含在hal_int_s.s文件。

  • HAL_INTR_ENTRY为硬件相关的中断入口函数,所有要交给内核层中断系统处理的中断都会首先进入此函数,由它进行简单处理后读取中断向量号,然后调用内核层的中断处理函数,内核层函数返回后,再调用中断退出函数做中断退出处理。
  • HAL_GET_INTR_NESTING:获取中断嵌套状态接口,大家已经知道:只有在最后一层中断返回时才可以进行任务重调度,但是由于允许中断嵌套,中断返回时就必须判断是否是最后一层中断返回。

线程相关接口

与线程相关的移植接口都包含在hal_thread_s.s。

  • HAL_SWITCH_TO:线程切入接口,从线程环境下切入到指定线程接口,只有一个参数,是要切换的线程的堆栈指针。
  • HAL_START_OS:操作系统线程开始运行接口,即内核最开始的线程切入接口,往往等于HAL_SWITCH_TO
  • HAL_CONTEXT_SWITCH:线程切换接口。

文章来源:https://blog.csdn.net/Caramel_biscuit/article/details/135422622
本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。