ucos-ii应用在嵌入式智能视觉监控系统中

　　1 系统硬件平台设计

　　系统使用的主芯片是ADI公司Blackfin系列DSP中的BF533，这是一款专门面向视频应用的DSP，拥有丰富的外设接口和较好的系统扩展性。本系统利用BF533的PPI接口采集数字图像，利用芯片的EBIU总线，扩展SDRAM和网络芯片。BF533工作在600MHz频率，单个芯片即可完成对运动目标跟踪和网络传输等功能。基于BF533的嵌入式系统的外围电路主要可分为三个部分：图像采集部分，网络传输部分，存储器部分。系统硬件框图如图1：

系统硬件框图

图1 系统硬件框图

　　图像采集电路部分采用了TI公司的TVP5150A型视频解码芯片，它将NTSC/PAL/SECAM制式的视频信号转换成8bits的ITU-656格式，并按照YCbCr格式以4:2:2的比例转化成数字信号，支持两路模拟输入，解码芯片通过I2C串行接口编程。

　　网络传输部分采用LAN91C111芯片。这是SMSC公司为嵌入式应用系统推出的第三代快速以太网控制器。本系统中，LAN91C111被当作了是异步存储空间，利用AMS3把它映射在BF533的0x20300000地址空间。这样就可以通过DMA操作实现对LAN91C111内部存储空间读写操作，提高了传输效率并使复杂的网络数据传输过程简单化。

　　存储器部分BF533的存储结构是统一的4GB寻址空间。同步存储器、异步存储器、外设存储空间和片内存储器全部统一映射在4GB的空间。BF533的EBIU接口中有专门的SDRAM控制单元SDC，可以和SDRAM无缝连接。BF533支持的SDRAM地址是从0x00000000到0x08000000的空间，最大128MB。本系统中使用MICRON公司的MT48LC系列SDRAM，存储空间32MB，用于存储图像处理中的中间结果。另外，BF533支持四块连续的异步存储空间，每块空间大小为1MB，地址从0x20000000到0x20400000，由相应的AMS0-AMS3引脚选择使能。本系统使用的是ST公司的M29W系列FLASH，大小1MB。由AMS0片选使能，映射在BF533的第一块异步存储空间。

　　2 ucos-ii的移植

　　ucos-ii是一种具有可剥夺实时内核的实时操作系统，而且是免费公开源代码、结构小巧。其内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能，具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点。最小内核可编译至2KB，适合小型控制系统。与CPU 硬件相关的部分用汇编语言编写，其他绝大部分代码采用C语言编写。ucos-ii在硬件平台上的移植主要分为两大步骤：ucos-ii中与处理器相关的程序的修改、应用程序的添加。

　　2.1 ucos-ii与嵌入式监控系统的软硬件架构

　　所有的嵌入式操作系统都是与CPU密切相关的，做移植前需要熟悉被移植CPU平台的硬件架构和ucos-ii的运行原理，图2是ucos-ii与本嵌入式监控系统的软硬件架构。

系统架构图

图2 系统架构图

　　2.2 基于BF533的ucos-ii的移植

　　移植ucos-ii需要理解处理器及C编译器的技术细节。处理器和编译器满足了ucos-ii的要求，并且已经有了必要工具。移植工作通常包括以下几个内容：

　　A 用#define设置一个常量的值（OS_CPU.H）;

　　B 声明10个数据类型（OS_CPU.H）;

　　C 用#define声明三个宏（OS_CPU.H）;

　　D 用C语言编写六个简单的函数（OS_CPU_C.C）;

　　E 编写四个汇编语言函数（OS_CPU_A.ASM）;

　　针对不同的CPU平台，移植ucos-ii的过程也会有稍许不同。在本系统中，移植过程大致分为两大部分：1）修改部分文件使ucos-ii与DSP能够实现良好的接口（主要指ucos-ii对DSP硬件架构的支持）;2）添加针对嵌入式监控系统硬件平台的初始化及驱动代码。

　　2.2.1 针对BF533的ucos-ii的代码修改

　　由于BF533是基于MSA（微信号架构）的16位定点DSP，为了能与ucos-ii数据处理单位统一，需要在OS_CPU.H文件中设置BF533的数据单元长度。部分宏定义代码如下：

　　typedef bool BOOLEAN;

　　typedef signed char INT8S;

　　typedef signed short int INT16S;

　　typedef signed int INT32S;

　　另外在OS_CPU.H文件中还需设置几个堆栈的参数如堆栈的增长方向、堆栈的操作单位等。BF533支持的是自顶向下的堆栈增长方式，即堆栈空间从高地址向低地址增长。单次堆栈操作单位是INT32U。最后在OS_CPU.H还要对三个函数进行宏定义：屏蔽所有中断，恢复所有中断，进行任务切换。这三个函数在ucos-ii中十分重要，前两个是为了保证一些重要函数或任务运行中的数据不会被改变（即通常所说的代码临界段），第三个是用于ucos-ii的任务切换，在ucos-ii中要求任务的切换就好象是刚发生过一次中断一样。在本系统中首先假设申请切换的任务已经把相关的寄存器变量等参数保存，并将堆栈指针指向了优先级高的任务。这样任务切换函数就只需要完成中断返回操作。

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