1、Nucleus PLUS 是美国 ATI 公司为实时性要求较高的嵌入式系统应用设计的操作系统内核。约 95的 Nucleus PLUS 代码用 ANSI C 语言编写，因此，非常便于移植并能够支持大多数类型的微处理器，如 X86、68K、PowerPC 、MIPS、ARM 等。经过截减编译后，Nucleus PLus 核心代码区一般不超过 20KB 大小。同时提供 TCPIP 网络、图形界面 Grafix、文件系统 File 等模块。还有一个特点就是免费提供源代码，有利于节省开发费用。S3c2410A 是三星公司推出的基于 ARM920T 内核高性能低功耗 1632 位 RISC 微控制器，内
2、部集成了丰富的系统外围控制器。配合 Nucleus PLUS 操作系统可方便地开发出适于手持设备和各种低功耗产品的应用程序，加快新产品的上市时间。 NUcleus PLUS 启动过程嵌入式实时操作系统内核 Nucleus PLus 的启动过程如图 1 所示。其中板级初始化(INT_Initialize)主要是完成中断向量表、系统堆栈、时钟中断等基本硬件初始化；操作系统初始化(INC_Initialize)主要是完成邮箱、队列、管道、信号量、事件集等软件组件初始化；应用程序初始化(Application_Initialize(first-available_memory) 主要是完成用户定义的应
3、用程序初始化，如创建内存池，创建任务、创建信号量、创建中断、编写用户应用程序等。移植的过程中，需要修改的是板级初始化(INT_Initialize)这部分内容，它是由 ARM 汇编语言编写的，下面详细叙述。 NLicleus PLUS 移植过程INT-Reset 子程序修改INT-Reset 是 Nucleus PLUS 启动时的程序入口，因为根据 ARM 微处理器的体系结构，在系统硬件上电或复位后，ARM 所执行的第一条指令在地址 0x00000000，即 ARM 的复位异常(Reset)向量地址，所以在这个地址要放置一个跳转指令：BINT_Reset。在 INT_Reset 这个子程序中放
4、置的是硬件初始化程序，完成两个功能：1改变 ARM 工作模式为管理模式(Supervisor Mode)，管理模式是 ARM 提供给操作系统使用的一种保护模式；2屏蔽 FIQ 和 IRQ 中断，因为在整个系统初始化的过程中，不能被中断打断，只有在中断服务子程序初始化结束后，才可以打开中断，进而响应中断。INT_ResetMRS R1.CPSRBIC R1,R1,#MODE_MASKORR R1,R1,#SUP_MODEORR R1,R1,#LOCKOUTMSR CPSR_cxsf,R1建立异常向量表和中断向量表根据 ARM 的体系结构，ARM 有 7 种类型的异常(Exception)，每种异
5、常都有各自入口地址，即异常向量表(Exception Vectors)。异常向量表放置在从 0X00000000 地址开始，连续 32 字节的空间内。S3C2410A 共有 56 个中断源，但有些中断源共用一个中断向量，所以只要求创建包含 32 个中断源的中断向量表。INT_VectorsLDR PC,INT_ReseLAddrLDR PC， INT_Undef_AddrLDR PC,INT_Software_AddrLDR PC， INT_Prefetch_AddrLDR PC.INT_Data_AddrLDR PC， INT_Reserved_AddrLDR PC， INTjRQ_Addr
6、LDR PC， INT_FIQ_Addr配置存储器控制器和 MMUMMU(Memory Manage Unit)是存储器管理单元的缩写，用来实现虚拟地址到实际物理地址的映射。它是 ARM 的一部分，本身有少量存储空间放置从虚拟地址到物理地址的匹配表，即转换旁置缓冲区 (T L B s-T r a n s l a t i 0 nLookaside Buffers)。MMU 实现两个主要功能，将虚拟地址转换成物理地址和控制存储器的存取使能。通过配置 S3C2410A 的存储器控制器来初始化 S3C2410A 目标板的外围存储器。主要是设置存储器类型、总线宽度、信息，重点是对 SDRAM 进行设置，
7、如列地址数、信号线时序等。堆栈初始化C 和 ARM 汇编源文件经过 ARM 开发环境 ADS1.2 编译链接后，生成的映像(Image)文件包含RO(只读代码、数据段)、RW(可读写数据段)和 ZI(将要初始化为 0 的段)三个输出段。当映像文件加载到 flash 中的时，RO 段和 RW 段在 Flash 中的位置见图 2(a)，其中 IImage$RO$Basel 是 RO段的开始地址，也是包含 RO 输出段的加载和执行地址，可以在 ARM Linker 中设置，即-r0-base的值，从 flash 启动时，这个值设置为 0x00000000，ZI 段不需要加载到 flash 中。当硬件
8、电路复位后，映像文件中的 RW 段需要从 Flash 中拷贝到 SDRAM 内，同时要将 ZI 输出段的内容需要用“0“进行初始化，此时输出段在存储区内的位置见图 2(b)。IImage$RW$Basel 是包含 RW 输出段的执行地址，这个地址值也需要在 ARM Linker 中设置，即-rw-base 的值，一般将-rW-base 的值设置到 SDRAM 的地址范围内，在这里设置为 S D R A M 的首地址 0x30000000。在 Nucleus PLUS 移植的过程中要编写代码，完成以上操作过程。ARM 有 7 种运行模式分别为：用户模式(usr)、快速中断模式(fiq)、外部中断
9、模式(irq)、管理模式(svc)、数据访问中止模式 (abt)、系统模式(sys)和未定义指令中止模式(und)。在堆栈初始化时，应对 S3C2410A 的每种运行模式分别设置堆栈，一般堆栈的大小可以设置为 4KB。另外还要对 HISR(High-Level InterruptService Routines)堆栈的起始地址、大小和优先级进行设置，它的堆栈大小可设为 2KB。中断初始化1将 Nucleus PLUS 异常中断向量表从 ROM 中复制到 RAM 中，即：将地址为 0x00000000的异常中断向量表复制到地址 0x33FFFF00 处，这样在中断响应的过程中就可以从 RAM 中
10、提取异常中断向量表，提高中断的响应速度；2关闭看门狗时钟，创建所有 IRQ 中断的中断向量表；3清除所有中断的判断位。系统时钟中断初始化因为 Timer4 是用来作为 Nucleus PLUS 的系统时钟的，所以在嵌入式实时操作系统移植的过程中，一定要对它的时钟中断进行配置，配置过程如下：1设置 S3C2410A 的内部定时器 Fimert 定时器的中断周期为 10ms；2建立 Timer4 的中断向量，用 Timer4 时钟作为 Nucleus PLUS 的系统节拍时钟；3初始化 S3C2410A 的 MPLL 控制寄存器 M P L L C O N，将 S3C2410A 的主时钟 FCLK
11、设置为 266MHz；4设置分频器寄存器 CLKDIVN 使 HCLK=FCLK2 ，PCLK=HCLK2。设置系统可用存储区的首地址在板级初始化程序(I N T-Initialize)结束后，系统开始调用操作系统初始化程序(INC-Initialize)。这时需要设置可供用户使用的存储器首地址 first-available-memory，令 fiT St-available-memorY=IImage$bss$zI$LimitI，其中 IImage$bss$ZI$Limitl 是 ARM 链接器生成的可执行映像文件中初始化为 0 段(ZI 段)的终止地址。修改后调用程序 INC_Initi
12、alize(VOID*first_available_memory)，即进入操作系统初始化。Nucleus PLUS 的移植工作也宣告结束。结语本文详细介绍了 Nucleus PLUS 在 S3C2410A 上的移植过程和方法，移植后的代码在深圳优龙科技有限公司的 FS2410 开发板上运行正常，可以实现多任务调度、任务间通信和中断响应。因为移植过程是针对特定的硬件环境的，所以移植中要采用 ARM 汇编语言，这是嵌入式操作系统移植的难点。移植的重点是建立中断向量表、创建操作系统的系统时钟中断和设置系统堆栈。本文论述的移植方法对其他嵌入式操作系统在 ARM 微处理器上的移植过程也有一定的借鉴价值。
