在linux上模拟uCOS-II实时操作系统的实现

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转载最新推荐文章于 2026-03-03 07:54:24 发布 3.7k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

UCOS高频面试题及参考答案（2万字长文） UCOS通过优先级继承机制解决此问题：当低优先级任务持有资源且被高优先级任务等待时，低优先级任务临时提升其优先级至等待它的最高优先级任务的优先级，从而防止中优先级任务插入，确保高优先级任务尽快获得资源并执行。确定性系统是指系统的输出对于给定的输入是可预测的，即在相同的初始条件下，系统的行为总是相同的。它通过提供确定性的任务调度策略（如完全可抢占式调度）、固定周期的任务执行以及严格的时间片管理，确保系统能够满足实时应用的硬实时和软实时要求，从而提供高度的确定性行为。阅读详情

在linux上模拟uCOS-II实时操作系统的实现
作者：张森

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先生所著.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，在参考文献2中John.Wiley.Sons先生提供了一种现成的实现方法(这个方法会阻塞read函数.在本文中并不适用)，这里我们使用了另外的一种实现方法，下面介绍给出其实现代码.

　　int kbhit(void){

　　struct timeval tv;

　　fd_set readFd;

　　struct termios newKbdMode;

　　if(!inited){

　　newKbdMode.c_lflag&=~(ICANON | ECHO);

　　newKbdMode.c_cc[VTIME]=0;

　　newKbdMode.c_cc[VMIN]=1;

　　tcsetattr(0,TCSANOW,&newKbdMode);

　　atexit(rekbd);

　　inited=1;

　　}

　　tv.tv_sec=0;

　　tv.tv_usec=0;

　　FD_ZERO(&readFd);

　　FD_SET(STDIN_FILENO,&readFd);

　　select(1,&readFd,NULL,NULL,&tv);

　　if(FD-ISSET(STDIN-FILENO，&readFd))

　　return 1;

　　else

turn 0;

　　}

　　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，可参阅参考文献2的第5章)。然后再调用tcsetattr把设置的值写入。最后，函数atexit将在3.3节详叙。

　　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.

　　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。

参考文献：

　　[1]Jean J.Labrosse(邵贝贝译) 《嵌入式实时操作系统UC/OS-II(第2版)》

　　[2]John.Wiley.Sons.Beginning.linux.Programming，Third.Edition

　　[3]Werner Zimmermann uCOS-II-Port for the LINUX Operating System

　　[4]石绍应，张圮，罗诗途.基于嵌入式操作系统VxWorks的战车虚拟仪表显示技术研究[J].微计算机信息，2005,4：136-137

　　[5]钱晨，徐荣华，王钦若.基于Linux操作系统的设备驱动程序开发，微计算机信息.2004，9

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