UCOS-III与STM32F103C8T6的融合

前些天学校开设了一门实验课，让我对UCOS有了一些了解，不过，实验使用的是飞思卡尔的MC9X128XS的开发板，系统使用的是UCOS-II，实验课结束后，我就寻思着将UCOS移植到我手头的F103C8核心板，上网查看了一波后，发现UCOS-II有点老了，1998年的产品，本着用新不用旧的态度，选择了UCOS-III，这是2009年出来的，目前最新版本是V3.07.03，不过这是我后来知道的，我是移植完成才写的这篇博客，我移植的是V3.03.01，移植过程中找资料才发现还有V3.07.03，但是懒得换了，看更新说明变换还挺大。不过V3.03.01也够了，F103资源本来就不多。

移植教程网上一大堆，但几乎都是基于标准库的，我个人是不用标准库的，但变化不是很大，主要就是系统时钟初始化有区别，还有就是启动文件不一样，HAL库附带的启动文件更简洁一些。

使用HAL库就不得不提及几个工具，STM32CubeMX是ST推出的一个代码生成工具，这个软件使用图形化界面配置，包括系统时钟，外设(ADC,SPI,IIC,UART,TIM,EXIT等等)，还可以加入软件包，比如加入FATFS以支持文件系统，FREEOS实时操作系统，USB FS。配置完成，就可以生成工程模板，用相应的IDE打开就行了。支持KEIL，IAR TRUESTUDIO，Make等等一些主流IDE。

但是更新到V5版本之后，ST推出了一个大杀器STM32CubeIDE,这个软件集成了STM32CubeMX，Eclipse，stlink，jlink，如果你用过stm32F系列芯片，就知道这意味着什么。秒天秒地的存在啊。

本次移植也是基于STM32CubeIDE的。所以开始之前，请确保你有STM32CubeIDE，或者keil也可以，不过麻烦一点，或者你熟悉的一款IDE，但是你知道相应操作可以实现同样的效果就可以了。

说明一下

软件	版本
STM32CubeIDE	V1.0.2
HAL库	V1.8.0
UCOS-III	v3.03.01

以下就是移植步骤：
！！！！移植之前建议看一下《野火-UCOS-III内核实现与应用开发实战-基于STM32》 了解一下UCOS-III

使用STM32CubeIDE创建一个裸板工程，点亮一个LED即可。具体操作不再赘述。
从micrium官网的下载中心->STMicroelectronics下载一个例程Micrium_uC-Eval-STM32F107_uCOS-III，下载需要注册。
打开例程文件夹 ucOS\Micrium_uC-Eval-STM32F107_uCOS-III\Micrium\Software ，应该是以下结构的：

返回到 ucOS\Micrium_uC-Eval-STM32F107_uCOS-III ,将整个 Software 复制到项目的根目录下，复制完成后，在CubeIDE里应该是这样的目录结构：
设置源文件夹，打开项目属性对话框，添加完成后：

设置 include 路径，设置完成后如下图：

添加文件到 Src 文件夹。
- 打开 \Micrium\Software\EvalBoards\Micrium\uC-Eval-STM32F107\uCOS-III 目录，将以下文件复制到 Src

修改文件。

修改 includes.h。删除 stm32f1xx_lib.h，添加 stm32f1xx_hal.h 和 void Error_Handler (void);。
修改启动文件 startup_stm32f103c8tx.s。将 PendSV_Handler 替换成OS_CPU_PendSVHandler，有三处要替换， SysTick_Handler 替换 OS_CPU_SysTickHandler，也有三处要替换。
修改 os_app_hooks.c。在 void App_OS_TimeTickHook (void) 添加 HAL_IncTick();。
```
void  App_OS_TimeTickHook (void){
HAL_IncTick();
}
```
- 修改 bsp.c。与 BSP 相关的代码都可以注释掉，只保留与 DWT 相关的。
- 修改 aap.c。将 main.c 关于 void SystemClock_Config(void) 的声明和定义复制到 app.c ;之后就可以删除 main.c 和 main.h。接下来开始修改初始化系统和硬件的代码了，容易踩坑也是这里。cubeIEDE生成的代码里，一开始就调用了 HAL_Init()，在这个函数中，调用了 HAL_InitTick(), 这个函数就是坑，原因在于这个函数初始化了Systemtick 也就是所说的滴答时钟，一旦初始化完成，滴答时钟就开始运行，产生定时中断，而这个中断被UCOS接管了(OS_CPU_SysTickHandler())，这个函数体：
```
void  OS_CPU_SysTickHandler (void)
{
CPU_SR_ALLOC();
CPU_CRITICAL_ENTER();
OSIntNestingCtr++;  /* Tell uC/OS-III that we are starting an ISR  */
CPU_CRITICAL_EXIT();

OSTimeTick(); /* Call  uC/OS-III's OSTimeTick()    */

OSIntExit(); /* Tell uC/OS-III that we are leaving the ISR  */
}
```

可以看到,这个函数对 OSIntNestingCtr 进行了 ++ 操作，而在 OSInit() 函数里调用了 OS_IdleTaskInit()，OS_IdleTaskInit()函数调用 OSTaskCreate() 创建一个空闲任务，而在 OSTaskCreate() 里有这样的语句：

  #if OS_CFG_CALLED_FROM_ISR_CHK_EN > 0u
  if (OSIntNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) {  /*  ---------- CANNOT CREATE A TASK FROM AN ISR ---------- */
    *p_err = OS_ERR_TASK_CREATE_ISR;
     return;
  }
  #endif

明显的 OSIntNestingCtr 大于 0,所以 OSInit()会失败。解决办法有两个(我采用第一种)：

注释掉 HAL_Init() 里面的 HAL_InitTick()
先调用 OSInit() 后调用 HAL_Init()

void SystemClock_Config(void)这个函数最终会初始化SystemTick，所以 void OS_CPU_SysTickInit (CPU_INT32U cnts) 可以不用调用。
最终初始化程序为：

 int  main (void){
  OS_ERR  err;
  HAL_Init();
  OSInit(&err);  /* Init uC/OS-III.  */
  OSTaskCreate((OS_TCB     *)&AppTaskStartTCB,  /* Create the start task*/
              (CPU_CHAR   *)"App Task Start",
              (OS_TASK_PTR ) AppTaskStart,
              (void       *) 0,
              (OS_PRIO     ) APP_TASK_START_PRIO,
              (CPU_STK    *)&AppTaskStartStk[0],
              (CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE / 10,
              (CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE,
              (OS_MSG_QTY  ) 5u,
              (OS_TICK     ) 0u,
              (void       *) 0,
              (OS_OPT      )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),
              (OS_ERR     *)&err);

  OSStart(&err);   /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-III). */
  for(;;){}
 }

static void AppTaskStart (void *p_arg)

 static  void  AppTaskStart (void *p_arg){
  // CPU_INT32U  cpu_clk_freq;
  //CPU_INT32U  cnts;
  OS_ERR      err;
  (void)p_arg;
  SystemClock_Config();
  HAL_NVIC_EnableIRQ(SysTick_IRQn);
  LED_Init();
  CPU_Init();
  //    cpu_clk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq();  /* Determine SysTick reference freq.  */
  //    cnts = cpu_clk_freq / (CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz;  /* Determine nbr SysTick increments    */
  //    OS_CPU_SysTickInit(cnts);     /* Init uC/OS periodic time src (SysTick).   */
  Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module  */
  #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
   OSStatTaskCPUUsageInit(&err);   /* Compute CPU capacity with no task running */
  #endif
  CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
  #if (APP_CFG_SERIAL_EN == DEF_ENABLED)
  //    BSP_Ser_Init(115200);     /* Enable Serial Interface   */
  #endif
  AppTaskCreate(); /* Create Application Tasks   */
  AppObjCreate();   /* Create Application Objects    */
  while(DEF_TRUE) {
  /* Task body, always written as an infinite loop. */
  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
  //OSTimeDly(100, OS_OPT_TIME_DLY, &err);
  OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100, OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT, &err);
  }
 }

至此，移植完成。
附上
项目文件

根据上面的步骤，添加 TIM4 作为 HAL 库的超时检测机制
项目文件