摘要：在嵌入式系統(tǒng)中常常需要處理大量的實時數(shù)據(jù)，特別是在面向視頻應(yīng)用的系統(tǒng)中。如何使cpu高效運行的問題契待解決。常用解決方法有：用匯編語言優(yōu)化代碼、移植嵌入式實時操作系統(tǒng)等。本文首先介紹了基于bf533的視覺監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺設(shè)計，然后闡述了實時操作系統(tǒng)ucos-ii針對此硬件平臺的移植過程。經(jīng)實際運行，證明該設(shè)計能良好完成對運動目標(biāo)跟蹤等功能并且運行效率得到有效提高。

引言

　　嵌入式系統(tǒng)常用在一些特定專用設(shè)備上，通常這些設(shè)備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，實時響應(yīng)要求很高，特別是在面向視頻應(yīng)用的系統(tǒng)中。嵌入式操作系統(tǒng)具有體積小、實時性好等優(yōu)點。嵌入式操作系統(tǒng)ucos-ii就是基于任務(wù)優(yōu)先級搶占的嵌入式實時操作系統(tǒng)。

1系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計

　　系統(tǒng)使用的主芯片是adi公司blackfin系列dsp中的bf533，這是一款專門面向視頻應(yīng)用的dsp，擁有豐富的外設(shè)接口和較好的系統(tǒng)擴展性。本系統(tǒng)利用bf533的ppi接口采集數(shù)字圖像，利用芯片的ebiu總線，擴展sdram和網(wǎng)絡(luò)芯片。bf533工作在600mhz頻率，單個芯片即可完成對運動目標(biāo)跟蹤和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ��；赽f533的嵌入式系統(tǒng)的外圍電路主要可分為三個部分：圖像采集部分，網(wǎng)絡(luò)傳輸部分，存儲器部分。系統(tǒng)硬件框圖如圖1：

　　圖像采集電路部分采用了ti公司的tvp5150a型視頻解碼芯片，它將ntsc/pal/secam制式的視頻信號轉(zhuǎn)換成8bits的itu-656格式，并按照ycbcr格式以4:2:2的比例轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，支持兩路模擬輸入，解碼芯片通過i2c串行接口編程。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸部分采用lan91c111芯片。這是smsc公司為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)推出的第三代快速以太網(wǎng)控制器。本系統(tǒng)中，lan91c111被當(dāng)作了是異步存儲空間，利用ams3把它映射在bf533的0x20300000地址空間。這樣就可以通過dma操作實現(xiàn)對lan91c111內(nèi)部存儲空間讀寫操作，提高了傳輸效率并使復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程簡單化。

　　存儲器部分bf533的存儲結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的4gb尋址空間。同步存儲器、異步存儲器、外設(shè)存儲空間和片內(nèi)存儲器全部統(tǒng)一映射在4gb的空間。bf533的ebiu接口中有專門的sdram控制單元sdc，可以和sdram無縫連接。bf533支持的sdram地址是從0x00000000到0x08000000的空間，最大128mb。本系統(tǒng)中使用micron公司的mt48lc系列sdram，存儲空間32mb，用于存儲圖像處理中的中間結(jié)果。另外，bf533支持四塊連續(xù)的異步存儲空間，每塊空間大小為1mb，地址從0x20000000到0x20400000，由相應(yīng)的ams0-ams3引腳選擇使能。本系統(tǒng)使用的是st公司的m29w系列flash，大小1mb。由ams0片選使能，映射在bf533的第一塊異步存儲空間。

2ucos-ii的移植

　　ucos-ii是一種具有可剝奪實時內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)，而且是免費公開源代碼、結(jié)構(gòu)小巧。其內(nèi)核提供任務(wù)調(diào)度與管理、時間管理、任務(wù)間同步與通信、內(nèi)存管理和中斷服務(wù)等功能，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點。最小內(nèi)核可編譯至2kb，適合小型控制系統(tǒng)。與cpu硬件相關(guān)的部分用匯編語言編寫，其他絕大部分代碼采用c語言編寫。ucos-ii在硬件平臺上的移植主要分為兩大步驟：ucos-ii中與處理器相關(guān)的程序的修改、應(yīng)用程序的添加。

　　2.1ucos-ii與嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)

　　所有的嵌入式操作系統(tǒng)都是與cpu密切相關(guān)的，做移植前需要熟悉被移植cpu平臺的硬件架構(gòu)和ucos-ii的運行原理，圖2是ucos-ii與本嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)。

　　2.2基于bf533的ucos-ii的移植

　　移植ucos-ii需要理解處理器及c編譯器的技術(shù)細(xì)節(jié)。處理器和編譯器滿足了ucos-ii的要求，并且已經(jīng)有了必要工具。移植工作通常包括以下幾個內(nèi)容：

　　a用#define設(shè)置一個常量的值（os_cpu.h）;

　　b聲明10個數(shù)據(jù)類型（os_cpu.h）;

　　c用#define聲明三個宏（os_cpu.h）;

　　d用c語言編寫六個簡單的函數(shù)（os_cpu_c.c）;

　　e編寫四個匯編語言函數(shù)（os_cpu_a.asm）;

　　針對不同的cpu平臺，移植ucos-ii的過程也會有稍許不同。在本系統(tǒng)中，移植過程大致分為兩大部分：1）修改部分文件使ucos-ii與dsp能夠?qū)崿F(xiàn)良好的接口（主要指ucos-ii對dsp硬件架構(gòu)的支持）;2）添加針對嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺的初始化及驅(qū)動代碼。

　　2.2.1針對bf533的ucos-ii的代碼修改

　　由于bf533是基于msa（微信號架構(gòu)）的16位定點dsp，為了能與ucos-ii數(shù)據(jù)處理單位統(tǒng)一，需要在os_cpu.h文件中設(shè)置bf533的數(shù)據(jù)單元長度。部分宏定義代碼如下：

　　typedef