在linux模拟uC/OS-II操作系统的实现

 1 引言

uCOS-II是一个短小而功能强大的实时嵌入式操作系统。在Jean J.Labrosse先生所着。由邵贝贝教授翻译的Micro/uCOS-II THE REAL-TIME KERNEL(Second Edition)一书中对这一操作系统作出了精彩的讲解，该书是一部关于uCOS-II操作系统的经典教材，同时在书中提供了关于uCOS-II在windows环境下的移植的4个范例。本文对其第一个范例作一个在redhat linux9.0上的移植版本。移植的工作主要集中在三个方面，下文将分为三章，结合代码详细介绍。文章的最后将介绍我的试验平台并演示我的试验结果。

2 字符串的显示

字符串显示函数PC-DispStr在文件pc.c中，这个文件本身不是uCOS-II的一部分。它的主要工作是建立一系列的功能函数来发挥PC机的强大功能，并被测试代码所调用。

2.1 设置前景色和后景色

我们使用类似于prinf("33[30m")的语句来设置颜色。转义序列就是一个让shell执行一个特殊步骤的控制指令。转义序列通常都是以ESC开头(这也是它的命名原因)。在shell里表示为^[.这种表示法需要一点时间去适应， 也可以用33完成相同的工怍(ESC的ASCII码用十进制表示就是27,=用八进制表示的33)。33声明了转义序列的开始，然后是[开始定义颜色。下面我们要选择前景色(这里是32,代表绿色)。背景色的40表示黑色。要是不想让提示符后面的文字也变成绿色，我们用33[0m关闭转义序列，33[0m是shell的默认颜色。前景色和背景色都有8种可用的选择。可选颜色：红色、绿色、黄色、蓝色、洋红、青色和白色。他们对应的颜色代码是：30(黑色)、31(红色)、32(绿色)、33(黄色)、34(蓝色)、35(洋红)、36(青色)、37(白色)。用同样色方法设置背景色，不过要把第一个数字"3"替换成"4",例如40、41、42、43、44、45、46、47.虽然在这里可以按照上面介绍的对应关系定义修改在pc.h中定义的前景色和后景色的宏，使对应关系更加明确。(注意：他的后面一位表示前景色，前面一位表示后景色)，但是我们在这里的设计思路是尽量不对原书中的代码作改动，所以在函数的实现中直接使用switch语句，对相应的前景色和后景色 .(linux的shell只支持以上几种颜色)

switch (color&0xF0) /*查看前景色*/

{ case DISP_FGND_BLACK: printf("33[30m");break;

……

}

switch(color&0x0F) /*查看后景色*/

{ case DISP_BGND_BLACK: prinf ("33[40m");

break;

……

}

2.2跟踪光标的位置

我使用printf("33[%u;%uH",y+1,x+1)来跟踪光标的位置。33是声明了转义序列的开始，上文已经介绍，不再累叙，[y;xH是设置光标位置的格式。x和y分别表示横轴和纵轴。

3 键盘输入

键盘输入函数PC_GetKey在windows环境下，由于有库函数kbhit返回最近所敲的按键。就很容易实现。而在linux环境下我们需要构造自己的kbhit,在

3.1 控制台的初始化

首先，这里使用了全局变量inited,它是一个初始化与否的标记。因为函数kbhit将被多次调用，而初始化只需要做一次。这样。当发现inited置1以后，就不会去做重复性的初始化工作了。如果inited为0,就需要对控制台(键盘)做初始化工作，这里定义了内核结构体termios类型的变量newKbdMode,我们需要对这个结构体的两个成员c_lflag和c_cc进行初始化，代码中对c_lflag的设置表示终端为不回显的非标准模式。c_cc[VTIME]=0,c_cc[VMIN]=1表示读函数会等待。直到出现1个键盘输入为止。(关于这个结构体的详细分析，可参阅

3.2 检测键盘的输入

在这里我们使用宏FD_ZERO把内核的结构体readFd清0.用宏FD_SET把标准输入的文件描述符STDIN_FILENO和readFd关联，然后用select函数来监测输入。他只关注一个描述符，所以第一个参数为1,第二个参数为上面的readFd,后面的两个参数表示是否关注标准输出和出错的文件描述符，我们不要，所以置0.最后一个参数表示超时时间，我们不需要，所以置0.经过以上的处理后，如果有输入时。宏FD_ISSET就会返回非0值。我们就知道键盘上有输入。

3.3 系统退出

在windows环境下使用了成对的函数PC_DOSSaveReturn()和PC_DOSReturn.前一个保存DOS的状态，后一个在退出时前调用。恢复保存的DOS状态。而在linux下，表面看来我仅使用函数exit()直接退出，而没有进行类似的保存一恢复处理。但实际上在linux下我们调用了函数atexit(function)来设置程序正常结束前调用的函数，当程序通过调用exit()返回时，参数function所指定的函数会先被调用。然后才真正由exit()结束程序。function将指定函数rekbd(函数的实现见下面的代码)，这个函数就是清屏和清处所有前文的属性设置，33声明了转义序列的开始，然后是[2J,表示清屏。[0m表示关闭所有属性。

void rekbd(void){

prinf("33[0m");

prinf("33[2J");

}

4 MAKEFILE 文件的编写

在Jean J.Labrosse先生的原书中是使用boland c的编译器。而我们在linux下使用GCC的编译器，由于编译器的改变。所以makefile就需要重写。为了简化makefile的编写，我提供一种最简单的方法，那就是把所有uCOS-II 的源码(SOFTWAREuCOS-IISOURCE)。 以及配置头文件和测试函数(SOFTWAREuCOS-IIEX1_x86LBC45SOURCE)。还有按上文编写的pc.c和pc.h文件，全部放在linux的根目录下。假设为/test78,则makefile可简写为如下方式：

UCOS_SRC=/test78

UCOS_PORT=/test78

UCOS_PC=/test78

all:

gcc-I$(UCOS_SRC) -I$(UCOS_PORT) -I$(UCOS_PC) test.c $(UCOS_SRC)/uCOS_II.C $(UCOS_PC)/

pc.c $(UCOS_PORT)/os_cpu_c.c -o test

all是一个伪目标，"伪目标" 并不是一个文件，只是一个标签，它的特性是，总是被执行的。这样的目的是让编译器每次都产生新的目标。-o test指定输出文件为test.'-I'选项指定搜索的目录。[!--empirenews.page--]

注意：把所有源文件都放在一个目录下也许并不是一个好方法，它使得整个工程杂乱无章，特别是在工程比较大时。是不能这样处理的。但这里仅仅是为了简化makefile的编写，提供一个可行的方法。所以在这个makefile的前面，我定义了几个宏，如果需要编译的几个文件在路径下，就只需要指定路径就可以了。

5 结束语

本文的创新点主要体现在

1.自建的键盘输入函数。由于(Beginning.Linux.Programming)中实现会阻塞read函数，所以本文采用了改进的方法实现键盘输入，详见第3节。

2.MAKEFILE文件。由于编译器的改变，我们需要改写makefile文件，本文提供了一种非常简单的编写方法，详见第4节。

我的试验平台如下：在Virtual PC 2004上安装red hat linux 9.0,并且在linux下进行编译和调试。