嵌入式操作实验报告综述.docx
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嵌入式操作实验报告综述
嵌入式操作系统
实验报告
系别：
三系
班级：
12电子
（1）
学号：
***********
*****
2014.12
实验一嵌入式开发环境的建立
一、实验目的
1.掌握嵌入式软件开发环境的建立过程；
2.初步掌握嵌入式程序的编译和调试过程。
二、实验步骤
1.安装集成开发环境LambdaEDU
集成开发环境LambdaEDU的安装文件夹为LambdaEDU，其中有一个名为“Setup.exe”
的文件，直接双击该文件便可启动安装过程。
具体的安装指导请看“LambdaEDU安装手
册.doc”文件。
当LambdaEDU安装完毕之后，我们看到的是一个空的界面，现在就开始一步一步地将
我们的实验项目建立并运行起来。
2.建立项目
为了我们的实验运行起来，需要建立1个项目基于x86虚拟机的标准应用项目。
通过点
击“文件”、“新建”、“项目”开始根据向导创建一个项目。
在随后出现的对话框中选择“Tool/标准应用项目”，点击下一步，开始创建一个标准的
可执行的应用程序项目。
在随后出现的对话框中填入项目名称“wj1”。
点击“下一步”。
选择“pc386uC/OS-II应用（x86）”作为该项目的应用框架。
点击“下一步”。
选择“pc386_elf_tra_debug”作为该项目的基本配置。
点击“完成”。
新创建的项目“wj1”将会被添加到项目列表。
src文件夹下保存了该项目中
包含的源文件。
ucos2文件夹中包含了移植到x86虚拟机的全部代码。
init.c文件是基于ucos2和本虚拟机的一个应用程序。
在进行ucos2内核实验中，只需要替换init.c文件，即可。
文件名不限，但是文件名中最好不要使用英文符号和数字以外的其他字符。
3.构建项目
第一次构建本项目，在此项目上点击右键，选择“重建BSP及项目”。
即可开始构建。
之后弹出的对话框显示了构建的进度。
可以点击“在后台运行”，以隐藏该对话框在构建的同时，在右下角的“构建信息”视图输出构建过程中的详细信息。
注：
“重新构建”将本项目中的全部源代码进行一次完全的编译和连接，花费时间较多。
“构建项目”则仅仅将新修改过的源代码进行编译和连接，花费时间最少。
“重建BSP及项
目”，不但要完成“重新构建”的全部工作，另外还要编译与该项目有关的的LambdaEDU
中内置的部分代码，花费时间最多。
但是在项目刚建立后，第一次构建时需要选择“重建
BSP及项目”。
以后的构建中选择“重新构建”或“构建项目”即可。
另外，在替换了源代
码中的文件后，需要选择“重新构建”来完成该项目的构建。
4.配置虚拟机和目标机代理
（1）制作X86启动盘
在LambdaEDU中依次点击“工具”、“Bochs”、“制作虚拟机启动映象”，对启动盘进行一些参数设置后（如下图所示），系统将自动为你生成一个PC虚拟机的启动盘映像。
注意：
在设置本IP地址时，要求该IP地址与本计算机在同一个子网中，同时要求该IP
地址没有被网络上其他计算机使用。
（2）配置虚拟机
启动盘制作完成后，选择“虚拟机——配置虚拟机”菜单，系统弹出如下对话框：
（3）创建目标机代理
配置好虚拟机后，创建目标机代理：
点击LambdaEDU左下方窗口中绿色的十字符号，
在弹出的窗口中选择“基于TA的连接方式”，并点击“下一步”。
在弹出的“新目标机连接配置中”的这些参数，应该与之前制作启动盘时设置的参数一
致。
（4）调试应用
启动虚拟机。
虚拟机启动后的画面如下（其中显示的IP地址创建虚拟机启动盘时填入的IP地址）中
设置的IP地址）：
在“目标机管理”窗口中启动目标机代理：
选中之前创建的目标机代理项，并点击绿色的按钮：
如果计算机与目标机建立连接成功，则原先绿色的按钮会变灰，其旁边红色的按钮会被点亮。
在成功完成构建的项目wj1中的“pc386_elf_tra_debug”上点击鼠标右键，
在弹出的菜单中选择“调试”，启动调试器调试生成的程序。
第一次进行调试/运行，需要选择目标机，如下图，选择“Default”，点击“确定”，开
始向目标机（虚拟机）下载应用程序。
调试的界面如下：
点击绿色的按钮，全速运行。
注意：
全速运行后，程序不能够被暂停和停止。
三、实验过程中遇到的问题及体会
问题：
重新构建的时候会出现错误，无法构建完成；Ip地址不正确导致目标机连接不上。
体会：
学习了一新软件，了解了lambdaedu环境的创建和应用，遇到问题时同学们积极帮忙解决，老师也耐心的讲解，最后得出运行的结果。
实验二任务的基本管理
一、实验目的
1.理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程；
2.掌握uC/OS-II中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起、解挂任务）；
3.熟练使用uC/OS-II任务管理的基本系统调用。
二、实验原理及程序结构
1.实验设计
为了展现任务的各种基本状态及其变迁过程，本实验设计了Task0、Task1两个任务：
任务Task0不断地挂起自己，再被任务Task1解挂，两个任务不断地切换执行。
通过本实验，
读者可以清晰地了解到任务在各个时刻的状态以及状态变迁的原因。
2.运行流程
（1）系统经历一系列的初始化过程后进入boot_card（）函数，在其中调用ucBsp_init（）进
行板级初始化后，调用main（）函数；
（2）main（）函数调用OSInit（）函数对uC/OS-II内核进行初始化，调用OSTaskCreate创
建起始任务TaskStart；
（3）main（）函数调用函数OSStart（）启动uC/OS-II内核的运行，开始多任务的调度，执
行当前优先级最高的就绪任务TaskStart；
（4）TaskStart完成如下工作：
a、安装时钟中断并初始化时钟，创建2个应用任务；
b、挂起自己（不再被其它任务唤醒），系统切换到当前优先级最高的就绪任务
Task0。
之后整个系统的运行流程如下：
t1时刻，Task0开始执行，它运行到t2时刻挂起自己；
t2时刻，系统调度处于就绪状态的优先级最高任务Task1执行，它在t3时刻唤醒
Task0，后者由于优先级较高而抢占CPU；
Task0执行到t4时刻又挂起自己，内核调度Task1执行；
Task1运行至t5时刻再度唤醒Task0；
3.µC/OS-Ⅱ中的任务描述
一个任务通常是一个无限的循环，由于任务的执行是由操作系统内核调度的，因此任
务是绝不会返回的，其返回参数必须定义成void。
在μC/OS-Ⅱ中，当一个运行着的任务使
一个比它优先级高的任务进入了就绪态，当前任务的CPU使用权就会被抢占，高优先级任
务会立刻得到CPU的控制权（在系统允许调度和任务切换的前提下）。
μC/OS-Ⅱ可以管理
多达64个任务，但目前版本的μC/OS-Ⅱ有两个任务已经被系统占用了（即空闲任务和统
计任务）。
必须给每个任务赋以不同的优先级，任务的优先级号就是任务编号（ID），优先
级可以从0到OS_LOWEST_PR10-2。
优先级号越低，任务的优先级越高。
μC/OS-Ⅱ总是
运行进入就绪态的优先级最高的任务。
4.源程序说明
（1）TaskStart任务
TaskStart任务负责安装操作系统的时钟中断服务例程、初始化操作系统时钟，并创建所
有的应用任务：
UCOS_CPU_INIT（）;/*InstalluC/OS-II'sclocktickISR*/
UCOS_TIMER_START（）;/*Timer初始化*/
TaskStartCreateTasks（）;/*Createalltheapplicationtasks*/
OSTaskSuspend（OS_PRIO_SELF）;
具体负责应用任务创建的TaskStartCreateTasks函数代码如下，它创建了两个应用任务
Task0和Task1：
voidTaskStartCreateTasks（void）
{
INT8Ui;
for（i=0;i{
TaskData[i]=i;//Eachtaskwilldisplayitsowninformation
}
OSTaskCreate（Task0,（void*）&TaskData[0],&TaskStk[0][TASK_STK_SIZE-1],5）;
OSTaskCreate（Task1,（void*）&TaskData[1],&TaskStk[1][TASK_STK_SIZE-1],6）;
}
TaskStart任务完成上述操作后将自己挂起，操作系统将调度当前优先级最高的应用任务
Task0运行。
（2）应用任务
应用任务Task0运行后将自己挂起，之后操作系统就会调度处于就绪状态的优先级最高
uC/OS-II实验指导书
-24-
的任务，具体代码如下：
voidTask0（void*pdata）
{
INT8Ui;
INT8Uerr;
i=*（int*）pdata;
for（;;）
{
printf（"Applicationtasksswitched%dtimes!
\n\r",++count）;
printf（"TASK_0ISRUNNING..............................................................\n\r"）;
printf（"task_1issuspended!
\n\r"）;
printf（"**************************************************\n\r"）;
err=OSTaskSuspend（5）;//suspenditself
}
}
应用任务Task1运行后将Task0唤醒，使其进入到就绪队列中：
voidTask1（void*pdata）
{
INT8Ui;
INT8Uerr;
i=*（int*）pdata;
for（;;）
{
OSTimeDly（150）;
printf（"Applicationtasksswitched%dtimes!
\n\r",++count）;
printf（"task_0issuspended!
\n\r"）;
printf（"TASK_1ISRUNNING..............................................................\n\r"）;
printf（"**************************************************\n\r"）;
OSTimeDly（150）;
err=OSTaskResume（5）;/*resumetask0*/
}
}
三、运行及观察应用输出信息
四、本实验中用到的µC/OS-Ⅱ相关函数
1.OSTaskCreate（）建立一个新任务。
任务的建立可以在多任务环境启动之前，也可以在
正在运行的任务中建立。
中断处理程序中不能建立任务。
一个任务必须为无限循环结构，且
不能有返回点。
OSTaskCreate（）是为与先前的μC/OS版本保持兼容，新增的特性在OSTaskCreateExt
（）函数中。
无论用户程序中是否产生中断，在初始化任务堆栈时，堆栈的结构必须与CPU中断后
寄存器入栈的顺序结构相同。
详细说明请参考所用处理器的手册。
2.OSTaskSuspend（）无条件挂起一个任务。
调用此函数的任务也可以传递参数
OS_PRIO_SELF，挂起调用任务本身。
当前任务挂起后，只有其他任务才能唤醒。
任务挂起
后，系统会重新进行任务调度，运行下一个优先级最高的就绪任务。
唤醒挂起任务需要调用
函数OSTaskResume（）。
任务的挂起是可以叠加到其他操作上的。
例如，任务被挂起时正在进行延时操作，那么
任务的唤醒就需要两个条件：
延时的结束以及其他任务的唤醒操作。
又如，任务被挂起时正
在等待信号量，当任务从信号量的等待对列中清除后也不能立即运行，而必须等到被唤醒后。
3.OSTaskResume（）唤醒一个用OSTaskSuspend（）函数挂起的任务。
OSTaskResume
（）也是唯一能“解挂”挂起任务的函数。
五、实验过程中遇到的问题及体会
问题：
遇到与第一次实验相同的问题，由于电脑系统的缘故，部分电脑无法完成最后的调试运行。
体会：
了解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程，老师详细的讲解让大家体会该程序的运行，函数的使用等，老师热心解答同学的疑问。
实验三信号量：
哲学家就餐问题的实现
一、实验目的
掌握在基于嵌入式实时操作系统uC/OS-II的应用中，任务使用信号量的一般原理。
通
过经典的哲学家就餐实验，了解如何利用信号量来对共享资源进行互斥访问。
二、实验原理及程序结构
1.实验设计
五个哲学家任务（ph1、ph2、ph3、ph4、ph5）主要有两种过程：
思考（即睡眠一段时
间）和就餐。
每个哲学家任务在就餐前必须申请并获得一左一右两支筷子，就餐完毕后释放
这两支筷子。
五个哲学家围成一圈，每两人之间有一支筷子。
一共有五支筷子，在该实验中
用了五个互斥信号量来代表
2.源程序说明
voidTask（void*pdata）
{
INT8Uerr;
INT8Ui;
INT8Uj;
i=*（int*）pdata;
j=（i+1）%5;
for（;;）
{
TaskThinking2Hungry（i）;
OSSemPend（fork[i],0,&err）;
OSSemPend（fork[j],0,&err）;/*Acquiresemaphorestoeat*/
TaskEat（i）;
OSSemPost（fork[j]）;
OSSemPost（fork[i]）;/*Releasesemaphore*/
OSTimeDly（200）;/*Delay10clocktick*/
}
}
三、运行及观察应用输出信息
四、本实验中用到的µC/OS-Ⅱ相关函数
1.OSSemCreate（）函数建立并初始化一个信号量。
信号量的作用如下：
允许一个任务和其他任务或者中断同步
取得设备的使用权
标志事件的发生
2.OSSemPend（）函数用于任务试图取得设备的使用权，任务需要和其他任务或中断同
步，任务需要等待特定事件的发生的场合。
如果任务调用OSSemPend（）函数时，信号量
的值大于零，OSSemPend（）函数递减该值并返回该值。
如果调用时信号量等于零，
OSSemPend（）函数函数将任务加入该信号量的等待队列。
OSSemPend（）函数挂起当前
任务直到其他的任务或中断置起信号量或超出等待的预期时间。
如果在预期的时钟节拍内信
号量被置起，μC/OS-Ⅱ默认最高优先级的任务取得信号量恢复执行。
一个被OSTaskSuspend
（）函数挂起的任务也可以接受信号量，但这个任务将一直保持挂起状态直到通过调用
OSTaskResume（）函数恢复任务的运行。
3.OSSemPost（）函数置起指定的信号量。
如果指定的信号量是零或大于零，OSSemPost
（）函数递增该信号量并返回。
如果有任何任务在等待信号量，最高优先级的任务将得到信
号量并进入就绪状态。
任务调度函数将进行任务调度，决定当前运行的任务是否仍然为最高
优先级的就绪状态的任务。
4.OSTimeDly（）将一个任务延时若干个时钟节拍。
如果延时时间大于0，系统将立即进
行任务调度。
延时时间的长度可从0到65535个时钟节拍。
延时时间0表示不进行延时，函
数将立即返回调用者。
延时的具体时间依赖于系统每秒钟有多少时钟节拍（由文件SO_CFG.H中的常量OS_TICKS_PER_SEC设定）。
五、实验过程中遇到的问题及体会
问题：
代码替换不了，运行结果还是第一个实验的结果。
再次新建项目的时候无法编译，应该在重新构建dsp之前替换代码。
体会：
这一次实验课中熟悉了该软件环境的熟悉，感谢老师悉心的指导和同学们热心的帮助。
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