基于STM32的嵌入式操作系统程序设计及实现毕业论文

本科毕业论文（设计）论文题目：基于STM32的嵌入式操作系统程序设计及实现姓名：郝宇学号：093001020144班级：01班年级：2009级专业：电子信息工程学院：信息工程学院指导教师：丁光哲讲师完成时间：2013年5月20日武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。特此声明作者专业：电子信息工程作者学号：093001020144作者签名：年月日武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸基于STM32的嵌入式操作系统程序设计及实现郝宇TheDesignandImplementationofembeddedoperatingsystemprogrambasedonSTM32Hao,Yu2013年5月20日武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸1摘要随着科学技术不断的进步，工业生产越来越先进复杂，操作系统µC/OS-II是高效、稳定、可靠、节能的系统，广泛应用安防，消费电子中。而基于Cortex-M3架构下的STM32是一款性价比优越新型微处理器，将µC/OS-II移植到STM32上能够发挥其高效的性能，从而投入社会生产，制造出很多有用又实惠的电子产品，为我们的生活带来便利。本文主要的研究内容是µC/OS-II操作系统理论分析、移植方法、应用程序设计及调试仿真实现。首先，对µC/OS-II的理论分析，研究其实际应用及系统结构；其次，分析STM32硬件平台及µC/OS-II的移植需求；最后，在µC/OS-II上开发LCD，LED，按键KEY等应用程序，并对多任务系统调试分析。主要研究结论如下：（1）µC/OS-II操作系统主要分为任务管理、内存管理和时间管理三大部分，其间通信是通过消息队列和消邮箱。（2）µC/OS-II移植主要在OS_CPU.H，OS_CPU_C.C，OS_CPU_A.ASM三个文件中，涉及到数据类型、堆栈、中断定义和任务切换等。（3）应用程序设计优先级分配要合理，硬件平台初始化模块化处理。关键词：嵌入式系统；µC/OS-II；移植武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸2AbstractWiththeprogressofscienceandtechnologyconstantly,advancedindustrialproductiontomorecomplex,theoperatingsystemµC/OS-IIisefficient,stable,reliable,energysavingsystem,widelyusedinthesecurity,andconsumerelectronics.AndbasedontheSTM32architectureCortex-M3frameworkisasuperiorcost-effectivenewmicroprocessor,µC/OS-IItransplantationtoSTM32canplayitsefficientperformance,thusinsocialproductionandcreatealotofusefulandaffordableelectronicproduct,bringconveniencetoourlives.ThisarticlemainresearchcontentisµC/OS-IIoperatingsystemtheoryanalysis,methodoftransplantation,applicationdesignanddebuggingofthesimulationimplementation.Firstofall,thetheoreticalanalysisofµC/OS-II,researchtheactualapplicationandsystemstructure;Second,analysisofSTM32hardwareplatformandthedemandµC/OS-IItransplantation.Finally,ontheµC/OS-IIdevelopmentofLCD,LED,buttonKEYapplications,andanalysisofmultitaskingsystemdebugging.Mainresearchconclusionisasfollows:(1)µC/OS-IIoperatingsystemconsistsofthreemajortaskmanagement,memorymanagementandtimemanagement,inwhichcommunicationisthroughthemessagequeueandemail.(2)µC/OS-IItransplantationmainlyinOS_CPU_C.C,OS_CPU_A.ASMfile,OS_CPU.H,threeinvolvesthedatatypedefinitionandtaskswitchingetc,stack,interrupt.(3)Theapplicationdesigntotheallocationofpriorities,initializethemodularprocessinghardwareplatform.Keywords:embeddedsystem;µC/OS-II;transplant武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸1目录1概述..................................................................................................11.1研究的目的及意义·····································································11.2国内外研究状况综述··································································11.3研究的主要内容········································································22µC/OS-II的理论介绍........................................................................32.1µC/OS-II各模块的基本功能··························································32.2STM32上移植方法·····································································73LCD屏程序设计及调试.....................................................................123.1工具概述···············································································123.2硬件结构···············································································133.3C程序设计·············································································153.4调试·····················································································16结语......................................................................................................18主要参考文献..........................................................................................19附录......................................................................................................20附录1主程序代码·········································································20武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸-1-1概述1.1研究的目的及意义µC/OS-II是由美国工程师JeanLabrosse编写的嵌入式多任务的实时操作系统，包括实时内核、任务管理、时钟管理、任务间通信同步(信号量、邮箱、消息队列)和内存管理。除了有上面的优点外，µC/OS-II它具有别的操作系统没有的优点，具体如下：（1）源代码开放：µC/OS-II的源代码可以免费获取，且标有清晰的注释，可读性好。（2）可移植性好：µC/OS-II的源代码90％以上是用C语言编写的，可以很容易地把它移植到各类8位、16位和32位处理器上。（3）稳定性高：µC/OS-II已得到FAA的标准认证，且目前已有上百个商业应用实例，其稳定性和可靠性是经过实践验证的。因此，µC/OS-II广泛的应用于控制系统中，如在衍射仪高压控制系统中使用µC/OS-II操作系统是一种很好的选择。控制系统是一个复杂的系统，它需要多个系统协同工作。传统的系统开发我们往往使用前后台的方式，但是这种开发方式在任务较简单的开发中比较适用，对于任务比较复杂的系统往往力不从心。对于任务较多而且复杂的情况我们就要引入实时操作系统RTOS。RTOS体现了一种新的应用程序设计思想和开放的框架，用户在编写程序时，可以分别编写各个任务，不必同时将所有任务运行的各种可能情况记在心中，大大减小了程序编写的工作量，而且减小了出错的可能，保证最终程序具有高可靠性，从而降低程序的复杂度和开发周期。由于控制系统功能较复杂，诸多的功能可以划分成许多不同的模块，模块之间既彼此联系又相对独立，可以当作不同的任务来进行处理。所以，使用实时操作系统，将不同的功能划分成不同的任务进行处理使得设计大大简化。1.2国内外研究状况综述嵌入式系统是继IT网络技术之后，又一个新的技术发展方向。中国单片机二十年论坛总结出，我国嵌入式起步较早，但总体来说发展缓慢，和国外的开发应用具有很大的差距，造成这一局面的原因是多方面的。在国内嵌入式系统开发方面，多是一些低层次的应用，停留在以前老的技术基础之上。例如，经典51系列单片机在上世纪我国的工业信息化改造过程中发挥了重要的作用，渗透到生产生活的各个方面。与此同时在大学电类相关的工科单片机教学中，依然是经典的51，微机原理依然是8086/88，这显然体现不了最新的技术特征，造成了大学教育与实际社会需要的脱节。国外的大部分高校和国内的极少数大学相继开设嵌入式微处理器设计等相关的前沿性的课程，可见基于STM32技术将是未来微控制开发的主流方向。由于µC/OS-II系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸-2-行业应用的突出特征，目前已经被广泛的应用于军事国防、消费电子、网络通信、工业控制等各个领域。今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，1997年来自美国嵌入式系统大会(EmbeddedSys