NIOS2随笔——uCOS-II实时操作系统

Posted 2020-10-09

1. 概述

本设计采用Nios2 32位处理器，实现uCOS-II实时操作系统的使用，实现两个任务同时运行，一个LED闪烁，一个串口打印。硬件平台采用ETree的开发板(某宝提供)，如下图所示：

2. uCOS-II简介

μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的， 绝大部分代码是用C语言编写的。

uC/OS-II中最多可以支持64个任务，分别对应优先级0～63，其中0 为最高优先级。系统保留了4个最高优先级的任务和4个最低优先级的任务，所有用户可以使用的任务数有56个。

uC/OS-II提供了任务管理的各种函数调用，包括创建任务，删除任务，改变任务的优先级，任务挂起和恢复等。

要使uC/OS-II正常运行，处理器必须满足以下要求：

• 处理器的C编译器能产生可重入型代码；

• 处理器支持中断，并且能产生定时器中断；

• 用C语言可以开/关中断；

• 处理器有一定数量的数据存储器；

• 处理器有将堆栈指针以及其他CPU寄存器的内容读出、并存储到堆栈或内存中的指令。

显然NIOS2处理器符合上述要求，从处理器硬件角度看Nios2需要一定数量的内存空间(SDRAM的空间足够大)、需要一个定时器(添加定时器组件)。

3. Qsys平台搭建

在Qsys平台上添加Interval Timer组件，配置相关参数，如下图所示。

添加完Timer组件的Qsys系统如下图所示。

4. NIOS2软件设计

新建NIOS SBT工程，输入软件工程名‘nios2_ucos’，在project template中选择‘Hello-MicroC/OS-II’，如下图所示。

软件设计两个任务，一个任务使LED每隔一秒闪一次，另一个任务每隔一秒在串口终端打印一次"Hello from task2\n"，具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include "includes.h"
#include <io.h>
#include <system.h>

/* Definition of Task Stacks */
#define   TASK_STACKSIZE       2048
OS_STK    task1_stk[TASK_STACKSIZE];
OS_STK    task2_stk[TASK_STACKSIZE];

/* Definition of Task Priorities */

#define TASK1_PRIORITY      1
#define TASK2_PRIORITY      2

/* Prints "Hello World" and sleeps for three seconds */
void task1(void* pdata)
{
  while (1)
  { 
      IOWR(PIO_0_BASE,0,1);         //LED ON
      OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 500);  //hour/minute/second/millisecond
      IOWR(PIO_0_BASE,0,0);         //LED OFF
      OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 500);  //hour/minute/second/millisecond
  }
}
/* Prints "Hello World" and sleeps for three seconds */
void task2(void* pdata)
{
  while (1)
  { 
    printf("Hello from task2\n");
    OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0);
  }
}
/* The main function creates two task and starts multi-tasking */
int main(void)
{
  
  OSTaskCreateExt(task1,
                  NULL,
                  (void *)&task1_stk[TASK_STACKSIZE-1],
                  TASK1_PRIORITY,
                  TASK1_PRIORITY,
                  task1_stk,
                  TASK_STACKSIZE,
                  NULL,
                  0);
               
  OSTaskCreateExt(task2,
                  NULL,
                  (void *)&task2_stk[TASK_STACKSIZE-1],
                  TASK2_PRIORITY,
                  TASK2_PRIORITY,
                  task2_stk,
                  TASK_STACKSIZE,
                  NULL,
                  0);
  OSStart();
  return 0;
}

5. 编译运行

右击工程nios2_ucos，选择Build Project。编译完后，下载FPGA配置文件，再右击工程nios2_ucos，选择Run As | Nios II Hardware。FPGA开发板LED每隔一秒闪一次，Nios II Console每隔一秒打印一次“Hello from task2”。

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