📚 课程目录第4章移植uC/OS-III到STM32

4. 移植uC/OS-III到STM32

任务目标

在STM32F407裸机工程基础上集成uC/OS-III内核，完成以下闭环：配置SysTick作为OS时钟节拍，创建两个不同优先级的任务，通过延时函数触发任务调度，用LED翻转验证任务切换是否正常。

环境与依赖

硬件：STM32F407开发板（含2个LED，分别接PD12、PD13）
IDE：Keil MDK-ARM 5.x
uC/OS-III源码：从Micrium官方获取V3.08版本，包含uC/OS-III、uC/CPU、uC/LIB三个核心目录
STM32标准外设库或HAL库（本文以标准外设库为例）

移植步骤概览

将uC/OS-III源码中的Source、Ports/ARM-Cortex-M4/Generic/GNU（或对应Keil目录）加入工程。
在bsp.c中实现CPU_TS_TmrInit()（使用DWT时钟计数器）和OS_CPU_SysTickInit()（配置SysTick）。
修改os_cpu_a.asm中的PendSV_Handler和SysTick_Handler为uC/OS-III的OS_CPU_PendSVHandler与OS_CPU_SysTickHandler。
在main.c中初始化OS并创建任务。

关键完整代码

以下代码为最小可运行实现，包含时钟节拍配置、两个任务及调度验证逻辑：

// main.c —— uC/OS-III双任务切换验证
#include <stm32f4xx.h>
#include "os.h"
#include "bsp.h"

// 任务栈
static CPU_STK task1_stk[128];
static CPU_STK task2_stk[128];

// 任务控制块
static OS_TCB task1_tcb;
static OS_TCB task2_tcb;

// 任务函数声明
static void task1(void *p_arg);
static void task2(void *p_arg);

// LED初始化（PD12/PD13）
static void led_init(void) {
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef gpio;
    gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    gpio.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    gpio.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(GPIOD, &gpio);
}

int main(void) {
    OS_ERR err;
    
    led_init();
    CPU_Init();                     // 初始化CPU组件（时间戳等）
    OSInit(&err);                   // 初始化uC/OS-III
    
    // 创建任务1：高优先级（优先级3）
    OSTaskCreate(&task1_tcb,
                 "task1",
                 task1,
                 0,
                 3,
                 task1_stk,
                 128,
                 0,
                 0,
                 0,
                 OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR,
                 &err);
    
    // 创建任务2：低优先级（优先级4）
    OSTaskCreate(&task2_tcb,
                 "task2",
                 task2,
                 0,
                 4,
                 task2_stk,
                 128,
                 0,
                 0,
                 0,
                 OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR,
                 &err);
    
    OSStart(&err);                  // 启动调度器（不会返回）
}

// 任务1：翻转LED1，延时500ms
static void task1(void *p_arg) {
    OS_ERR err;
    (void)p_arg;
    while (1) {
        GPIO_ToggleBits(GPIOD, GPIO_Pin_12);
        OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 500, OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT, &err);
    }
}

// 任务2：翻转LED2，延时1000ms
static void task2(void *p_arg) {
    OS_ERR err;
    (void)p_arg;
    while (1) {
        GPIO_ToggleBits(GPIOD, GPIO_Pin_13);
        OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 1000, OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT, &err);
    }
}

// bsp.c —— 时钟节拍与时间戳初始化
#include "bsp.h"
#include "os.h"

// 使用SysTick产生1ms节拍
void OS_CPU_SysTickInit(void) {
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);  // 1ms中断
    NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0);       // 最高优先级
}

// 使用DWT提供高精度时间戳（uC/OS-III统计需要）
void CPU_TS_TmrInit(void) {
    CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
    DWT->CYCCNT = 0;
    DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
}

// 启动文件需将PendSV_Handler重定向到OS_CPU_PendSVHandler
// 将SysTick_Handler重定向到OS_CPU_SysTickHandler

运行与验证

将上述代码加入工程，确保uC/OS-III源码路径正确。
在启动文件startup_stm32f407xx.s中，将PendSV_Handler替换为OS_CPU_PendSVHandler，将SysTick_Handler替换为OS_CPU_SysTickHandler。
编译下载后，观察两个LED：

通过条件：LED1以约0.5秒间隔翻转，LED2以约1秒间隔翻转，两者互不阻塞。若LED1翻转时LED2保持状态不变，且翻转频率符合延时设定，说明任务切换与时钟节拍工作正常。

常见问题

编译报错“Undefined symbol OS_CPU_PendSVHandler”：检查汇编文件是否已加入工程且中断向量表已重定向。
任务不切换：确认OSStart()前已调用OSInit()，且SysTick中断优先级高于PendSV（数值上更小）。
进入HardFault：检查任务栈大小是否足够（128字节可能偏小，建议256），并确认CPU_Init()已调用。