嵌入式实时操作系统的设计与开发——移植内核

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。