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增加了0x14功能码,用于读取通信历史

deepseek
ywh 1 month ago
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commit
0267178819
11 changed files with 700 additions and 968 deletions
  1. +7
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      Core/Src/main.c
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      Document/my_document/IAR存储空间占用查看方法.md
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      Document/my_document/Modbus 0x14收发ADU示例.md
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      Document/my_document/modbus学习文档.md
  5. +0
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      Document/my_document/uCOS-II移植说明.md
  6. BIN
      Document/my_document/测试大纲.docx
  7. BIN
      Document/my_document/测试报告.docx
  8. BIN
      Document/my_document/设计方案书.docx
  9. BIN
      Document/my_document/需求规格书.docx
  10. +1
    -1
      Modbus/Inc/modbus_rtu_slave.h
  11. +70
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      Modbus/Src/modbus_rtu_slave.c

+ 7
- 30
Core/Src/main.c View File

@@ -75,8 +75,8 @@ static void AppTaskStart(void *p_arg)
(void)p_arg;

/*
* F4作为Modbus RTU从站,触摸屏作为主站
* 初始化函数会立即启动USART1的DMA空闲接收
* F4作为Modbus RTU从站,触摸屏作为主站
* 初始化函数会立即启动USART1的DMA空闲接收
*/
ModbusSlaveInit(&huart1, MODBUS_SLAVE_DEFAULT_ADDRESS);
ModbusRetainedRegistersLoad();
@@ -84,10 +84,6 @@ static void AppTaskStart(void *p_arg)
{
/*
* 维护几个供触摸屏首次联调读取的保持寄存器:
* 4x地址0:器件标识0xF407;
* 4x地址1:系统运行秒数;
* 4x地址2:收到的有效Modbus帧数;
* 4x地址10:触摸屏读写测试值,由协议层保存。
*/
(void)ModbusSlaveSetHoldingRegister(//OS时钟
HMI_REG_UPTIME_SECONDS,
@@ -111,7 +107,7 @@ static void AppTaskStart(void *p_arg)
6,
(uint16_t)ModbusSlaveStatistics.illegalValueCount);

HistorySaveToRegisters();
HistorySaveToRegisters();



@@ -121,8 +117,7 @@ HistorySaveToRegisters();


/*
* 协议解析和应答在任务上下文完成,中断只接收一帧并设置标志。
* 每1ms轮询一次,不在串口中断中执行耗时的CRC和寄存器操作。
* 每1ms轮询一次,
*/
ModbusSlavePoll();
ModbusRetainedRegistersPoll();
@@ -170,27 +165,12 @@ int main(void)


/* USER CODE BEGIN 2 */
/* uC/OS-II接口通常用返回错误码的方式报告执行结果。 */
INT8U os_err;

/*
* 初始化内核的任务表、就绪表、事件控制块等内部数据。
* OSInit()只完成初始化,此时任务调度尚未开始。
*/

OSInit();

/*
* 创建应用启动任务,各参数依次为:
* 1. 任务入口函数;
* 2. 传给任务的参数(当前不需要,所以为0);
* 3. 初始栈顶地址;
* 4. 任务优先级,数值越小优先级越高;
* 5. 任务ID,本工程暂时与优先级取相同值;
* 6. 栈底地址;
* 7. 栈容量,单位是OS_STK元素而不是字节;
* 8. 用户扩展指针(当前不用);
* 9. 创建选项:允许栈检查并在创建时清零任务栈。
*/

os_err = OSTaskCreateExt(AppTaskStart,
0,
&AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE - 1u],
@@ -207,10 +187,7 @@ int main(void)
Error_Handler();
}

/*
* 启动抢占式调度,内核会运行当前最高优先级的就绪任务。
* OSStart()成功后不会返回,后面的裸机while循环不会再被执行。
*/

OSStart();
/* USER CODE END 2 */



+ 286
- 0
Document/my_document/IAR存储空间占用查看方法.md View File

@@ -0,0 +1,286 @@
# IAR 中 Flash、SRAM 和 CCMRAM 占用的查看方法

## 1. 从哪里查看

IAR 编译、链接完成后,会生成 `.map` 文件。该文件记录了程序代码、常量、全局变量、静态变量、栈以及自定义段的地址和大小。

本工程的 Map 文件位于:

```text
EWARM\Modbus\List\Modbus.map
```

如果工程没有生成 Map 文件,可以在 IAR 中依次打开:

```text
Project → Options → Linker → List
```

勾选生成 linker map file 的选项,然后重新执行 `Rebuild All`。

查看本工程占用情况时,打开 `Modbus.map`,主要搜索以下三个位置:

```text
PLACEMENT SUMMARY
Unused ranges
MODULE SUMMARY
```

## 2. 本工程的存储区域

在 Map 文件的 `PLACEMENT SUMMARY` 中可以看到:

```text
"P1": place in [from 0x08000000 to 0x080FFFFF] { ro };

"P2": place in [from 0x20000000 to 0x2001FFFF] {
rw, block CSTACK, block HEAP };

"P3": place in [from 0x10000000 to 0x1000FFFF] {
section .ccmram };
```

各区域含义如下:

| 区域 | 地址范围 | 容量 | 主要内容 |
|---|---|---:|---|
| P1 | `0x08000000~0x080FFFFF` | 1 MiB | Flash 中的程序代码、常量和变量初始值 |
| P2 | `0x20000000~0x2001FFFF` | 128 KiB | 普通 SRAM 中的全局变量、静态变量和栈 |
| P3 | `0x10000000~0x1000FFFF` | 64 KiB | CCMRAM 中的变量 |

说明:这里的 `KiB` 按 `1 KiB = 1024 Byte` 计算。

## 3. Flash 占用怎么看

### 3.1 查看方法

在 Map 文件的 `MODULE SUMMARY` 末尾可以看到:

```text
Grand Total: 33'398 751 163'114
ro code ro data rw data
```

其中:

- `ro code`:只读程序代码,存放在 Flash;
- `ro data`:只读数据、常量和初始化数据,存放在 Flash;
- `rw data`:运行时可读写数据,主要占用 RAM。

本工程的 Flash 占用为:

```text
Flash占用 = ro code + ro data
= 33,398 + 751
= 34,149 Byte
≈ 33.35 KiB
```

Flash 总容量为 1 MiB,因此占用率为:

```text
34,149 ÷ 1,048,576 × 100%
≈ 3.26%
```

### 3.2 通过地址验证

Map 文件中还可以看到:

```text
.intvec:0x188 Byte
"P1": 0x83DD Byte
```

因此:

```text
0x188 + 0x83DD = 0x8565
```

即 Flash 已经从 `0x08000000` 使用到 `0x08008564`,下一个空闲地址是 `0x08008565`。

`Unused ranges` 中也会显示:

```text
0x08008565~0x080FFFFF,剩余 0xF7A9B Byte
```

## 4. 普通 SRAM 占用怎么看

普通 SRAM 对应 `P2`,地址范围是:

```text
0x20000000~0x2001FFFF
```

在 `PLACEMENT SUMMARY` 中,P2 被分为三部分:

```text
"P2", part 1 of 3: 0xFC
"P2", part 2 of 3: 0x18DD0
"P2", part 3 of 3: 0x400
```

其中:

- `part 1`:已经初始化的全局变量和静态变量;
- `part 2`:未初始化或清零的全局变量和静态变量;
- `part 3`:`CSTACK`,即主栈,本工程为 `0x400 = 1024 Byte`。

按照链接后占用的地址范围计算:

```text
普通SRAM占用空间
= 0xFC + 0x18DD0 + 0x400
= 103,116 Byte
≈ 100.70 KiB
```

占用率约为:

```text
103,116 ÷ 131,072 × 100%
≈ 78.67%
```

Map 文件的 `Unused ranges` 中显示普通 SRAM 剩余:

```text
0x20018ECC~0x20018ECF:4 Byte
0x200192D0~0x2001FFFF:0x6D30 Byte
```

因此普通 SRAM 总剩余空间为:

```text
4 + 0x6D30
= 27,956 Byte
≈ 27.30 KiB
```

### 4.1 为什么有时会相差几字节

`MODULE SUMMARY` 统计的是各变量和数据段本身的大小;`PLACEMENT SUMMARY` 还可能包含为了满足地址对齐而留下的填充空间。

本工程普通 SRAM 中的有效读写数据约为 `103,114 Byte`,而链接后实际占用的地址空间为 `103,116 Byte`,两者相差的 `2 Byte` 属于段间对齐产生的空隙。

判断变量本身有多大时看 `MODULE SUMMARY`;判断 RAM 是否还能放下新数据时,应结合 `Unused ranges` 查看真正剩余的连续空间。

## 5. CCMRAM 占用怎么看

CCMRAM 对应 `P3`,地址范围是:

```text
0x10000000~0x1000FFFF
```

Map 文件中显示:

```text
"P3": 0xEA60
.ccmram 0x10000000~0x1000EA5F
```

因此 CCMRAM 占用为:

```text
0xEA60 = 60,000 Byte
≈ 58.59 KiB
```

CCMRAM 总容量为 64 KiB,因此占用率为:

```text
60,000 ÷ 65,536 × 100%
≈ 91.55%
```

`Unused ranges` 中显示:

```text
0x1000EA60~0x1000FFFF:0x15A0 Byte
```

所以 CCMRAM 剩余:

```text
0x15A0 = 5,536 Byte
≈ 5.41 KiB
```

本工程的 CCMRAM 占用已经超过 90%,后续增加 `.ccmram` 数组时需要特别注意。

## 6. RAM 合计怎么看

RAM 合计应包含:

```text
RAM合计 = 普通SRAM中的读写数据 + CCMRAM中的读写数据
```

在 `MODULE SUMMARY` 中,本工程的 `Grand Total rw data` 为:

```text
rw data = 163,114 Byte
≈ 159.29 KiB
```

芯片可用的这两块 RAM 总容量为:

```text
128 KiB普通SRAM + 64 KiB CCMRAM
= 192 KiB
= 196,608 Byte
```

因此 RAM 合计占用率约为:

```text
163,114 ÷ 196,608 × 100%
≈ 82.96%
```

需要注意,RAM 合计只能说明总体使用量。普通 SRAM 和 CCMRAM 地址不连续,不能因为两者合计还有空间,就认为某个大数组一定能放下。放置新数组前仍要分别检查 P2 和 P3 的剩余连续空间。

## 7. 本工程当前占用汇总

| 存储区 | 已使用 | 总容量 | 占用率 | 剩余空间 |
|---|---:|---:|---:|---:|
| Flash | 34,149 Byte(33.35 KiB) | 1 MiB | 3.26% | 约 990.65 KiB |
| 普通 SRAM | 约 103,116 Byte(100.70 KiB) | 128 KiB | 78.67% | 约 27.30 KiB |
| CCMRAM | 60,000 Byte(58.59 KiB) | 64 KiB | 91.55% | 约 5.41 KiB |
| RAM 合计 | 163,114 Byte(159.29 KiB) | 192 KiB | 82.96% | 约 32.71 KiB |

以上数值只对应当前一次编译结果。代码、数组大小、任务栈或链接配置发生变化后,需要重新编译并再次查看 Map 文件。

## 8. 如何查某个变量放在哪里

在 Map 文件中按 `Ctrl+F` 搜索变量名,可以查看它所属的段、起始地址和大小。

可以通过地址判断变量所在区域:

| 地址开头 | 所在区域 |
|---|---|
| `0x080...` | Flash |
| `0x200...` | 普通 SRAM |
| `0x100...` | CCMRAM |

例如,本工程的 CCMRAM 数组会显示在:

```text
.ccmram 0x10000000 ...
```

这说明该数组已经被链接到 CCMRAM,而不是普通 SRAM。

## 9. 每次编译后的推荐检查步骤

1. 执行 `Rebuild All`,确保 Map 文件是最新的。
2. 搜索 `Grand Total`,查看 `ro code`、`ro data` 和 `rw data`。
3. 用 `ro code + ro data` 计算 Flash 占用。
4. 搜索 `"P2"`,查看普通 SRAM 各部分的占用。
5. 搜索 `"P3"`,查看 CCMRAM 占用。
6. 搜索 `Unused ranges`,确认各存储区真正剩余的连续空间。
7. 新增大数组后搜索数组名,确认它被链接到了预期的 RAM 区域。


+ 336
- 0
Document/my_document/Modbus 0x14收发ADU示例.md View File

@@ -0,0 +1,336 @@
# Modbus RTU 0x14 收发 ADU 示例

## 1. 示例条件

本示例使用功能码 `0x14` 读取文件记录,按照当前工程只处理一个子请求的格式编写。

```text
从站地址: 1
引用类型: 0x06
文件号: 0
起始记录号: 0
读取数量: 2个寄存器
第一个寄存器值: 0x1234
第二个寄存器值: 0x5678
```

## 2. 请求帧

### 2.1 完整请求 ADU

以下内容可以直接复制到十六进制串口助手发送:

```text
01 14 07 06 00 00 00 00 00 02 78 E5
```

请求帧长度为:

```text
12字节
```

### 2.2 请求帧解析

| 字节 | 含义 | 说明 |
|---|---|---|
| `01` | 从站地址 | 从站地址为1 |
| `14` | 功能码 | 读取文件记录 |
| `07` | 后续字节数 | 一个子请求固定占7字节 |
| `06` | 引用类型 | Modbus文件记录规定为`0x06` |
| `00 00` | 文件号 | 文件0 |
| `00 00` | 起始记录号 | 从记录0开始 |
| `00 02` | 记录长度 | 读取2个16位寄存器 |
| `78 E5` | CRC16 | CRC低字节`78`在前,高字节`E5`在后 |

请求帧中参与CRC计算的是:

```text
01 14 07 06 00 00 00 00 00 02
```

计算得到:

```text
CRC16 = 0xE578
```

Modbus RTU发送CRC时低字节在前,因此帧尾为:

```text
78 E5
```

## 3. 正常响应帧

假设文件0的记录0和记录1分别保存:

```text
记录0 = 0x1234
记录1 = 0x5678
```

### 3.1 完整响应 ADU

```text
01 14 06 05 06 12 34 56 78 92 FE
```

响应帧长度为:

```text
11字节
```

### 3.2 响应帧解析

| 字节 | 含义 | 说明 |
|---|---|---|
| `01` | 从站地址 | 响应来自从站1 |
| `14` | 功能码 | 读取文件记录 |
| `06` |响应数据总字节数 | 后续子响应共6字节 |
| `05` | 子响应长度 | 引用类型1字节加寄存器数据4字节 |
| `06` | 引用类型 | 固定为`0x06` |
| `12 34` | 第一个寄存器 | 值为`0x1234` |
| `56 78` | 第二个寄存器 | 值为`0x5678` |
| `92 FE` | CRC16 | CRC低字节`92`在前,高字节`FE`在后 |

响应帧中参与CRC计算的是:

```text
01 14 06 05 06 12 34 56 78
```

计算得到:

```text
CRC16 = 0xFE92
```

因此响应帧尾发送:

```text
92 FE
```

## 4. 长度计算

读取数量为 `quantity` 时,单子请求的请求帧长度固定为:

```text
12字节
```

正常响应中的字段为:

```text
子响应长度 = 1 + quantity × 2
响应数据总字节数 = 2 + quantity × 2
完整响应ADU长度 = 7 + quantity × 2
```

本例读取2个寄存器:

```text
子响应长度 = 1 + 2 × 2 = 5字节
响应数据总字节数 = 2 + 2 × 2 = 6字节
完整响应ADU长度 = 7 + 2 × 2 = 11字节
```

## 5. 与当前代码的对应关系

请求帧中的参数由以下代码解析:

```c
fileNumber = ModbusGetU16Be(&request[4]);
recordNumber = ModbusGetU16Be(&request[6]);
quantity = ModbusGetU16Be(&request[8]);
```

响应帧字段对应:

```c
ModbusTxFrame[0] = ModbusSlaveAddress;
ModbusTxFrame[1] = 0x14U;
ModbusTxFrame[2] = (uint8_t)(2U + quantity * 2U);
ModbusTxFrame[3] = (uint8_t)(1U + quantity * 2U);
ModbusTxFrame[4] = 0x06U;
```

如果后续将文件号改为标准的一基编号,即文件号使用 `1~16`,测试请求中的文件号需要由:

```text
00 00
```

改为:

```text
00 01
```

同时重新计算请求帧CRC。

## 6. 读取124个寄存器的示例

### 6.1 请求条件

```text
从站地址: 1
引用类型: 0x06
文件号: 0
起始记录号: 0
读取数量: 124个寄存器,即0x007C
```

### 6.2 完整请求ADU

以下请求可以直接复制到十六进制串口助手发送:

```text
01 14 07 06 00 00 00 00 00 7C F8 C5
```

请求帧长度为:

```text
12字节
```

请求帧解析如下:

| 字节 | 含义 |
|---|---|
| `01` | 从站地址为1 |
| `14` | 读取文件记录功能码 |
| `07` | 当前子请求包含7个字节 |
| `06` | 引用类型 |
| `00 00` | 文件号0 |
| `00 00` | 从记录0开始读取 |
| `00 7C` | 读取124个寄存器 |
| `F8 C5` | CRC低字节、CRC高字节 |

参与CRC计算的内容为:

```text
01 14 07 06 00 00 00 00 00 7C
```

计算结果为:

```text
CRC16 = 0xC5F8
```

因此请求帧末尾按照低字节在前的顺序发送:

```text
F8 C5
```

### 6.3 正常响应格式

读取124个寄存器时,寄存器数据占用:

```text
124 × 2 = 248字节 = 0xF8字节
```

子响应长度为:

```text
引用类型1字节 + 寄存器数据248字节
= 249字节
= 0xF9字节
```

响应数据总字节数为:

```text
子响应长度字段1字节 + 子响应249字节
= 250字节
= 0xFA字节
```

所以正常响应格式为:

```text
01 14 FA F9 06 [248字节寄存器数据] CRC低 CRC高
```

完整响应ADU长度为:

```text
从站地址1字节
+ 功能码1字节
+ 响应数据总字节数字段1字节
+ 子响应长度字段1字节
+ 引用类型1字节
+ 寄存器数据248字节
+ CRC 2字节
= 255字节
```

该响应可以放入当前工程的256字节发送缓冲区:

```c
static uint8_t ModbusTxFrame[256];
```

### 6.4 所有寄存器值均为0时的响应

假设读取的124个寄存器全部为 `0x0000`,响应帧的开头为:

```text
01 14 FA F9 06
```

随后是248个 `00` 数据字节,帧尾CRC为:

```text
6C 45
```

即:

```text
01 14 FA F9 06 [248个00] 6C 45
```

该响应的CRC计算值为:

```text
CRC16 = 0x456C
```

Modbus RTU按照低字节在前发送,因此CRC字段为:

```text
6C 45
```

### 6.5 对应的代码限制

发送缓冲区长度为256字节时,单个0x14子请求最多读取124个寄存器,因此数量检查应为:

```c
if ((quantity == 0U) || (quantity > 124U))
{
ModbusSlaveStatistics.illegalValueCount++;
return ModbusBuildException(
request[1],
MODBUS_EX_ILLEGAL_VALUE);
}
```

如果每个 `MODBUS_HISTORY_ITEM` 为520字节,即260个16位寄存器,还必须保证本次读取不超过当前文件:

```c
if (((uint32_t)recordNumber + quantity) > 260UL)
{
ModbusSlaveStatistics.illegalAddressCount++;
return ModbusBuildException(
request[1],
MODBUS_EX_ILLEGAL_ADDRESS);
}
```

+ 0
- 2
Document/my_document/modbus学习文档.md View File

@@ -544,8 +544,6 @@ FD CA CRC
| 0x01 | 非法功能 | 从站不支持该功能码 |
| 0x02 | 非法数据地址 | 请求地址不存在或访问范围越界 |
| 0x03 | 非法数据值 | 数量、字节数或数据值不合法 |
| 0x04 | 从站设备故障 | 从站执行请求时发生内部错误 |
| 0x06 | 从站设备忙 | 从站暂时不能处理请求 |

例如,从站 1 对 0x03 请求返回非法数据地址:



+ 0
- 935
Document/my_document/uCOS-II移植说明.md View File

@@ -1,935 +0,0 @@
# STM32F407 + IAR 工程 uC/OS-II 移植说明

## 1. 文档目的

本文记录本项目将 uC/OS-II 移植到 STM32F407IG + IAR 工程的完整过程,并结合当前已经能够正常调试、运行串口与 Modbus RTU 从站的实际代码进行说明。

本文不是通用示例,文中目录、文件名、任务优先级、时基和接口均以当前工程为准,主要用于:

- 回顾本次 uC/OS-II 的移植步骤;
- 理解每个移植文件的作用;
- 在 CubeMX 重新生成代码后检查移植内容是否仍然完整;
- 后续增加任务、信号量、消息队列等功能;
- 排查任务不运行、延时不生效、无法切换任务等问题。

当前工程已经完成以下验证:

- uC/OS-II 可以初始化并启动;
- 应用任务 `AppTaskStart` 可以运行;
- `OSTimeDly()` 和 `OSTimeGet()` 可以正常使用;
- HAL 和 uC/OS-II 共用 SysTick 时基;
- USART1 + DMA 可以正常通信;
- Modbus RTU 从站可以在任务中轮询处理请求。

---

## 2. 当前工程环境

| 项目 | 当前配置 |
|---|---|
| MCU | STM32F407IG |
| CPU 内核 | ARM Cortex-M4 |
| 工程生成工具 | STM32CubeMX |
| 编译器 | IAR Embedded Workbench for ARM |
| IAR 工程配置名 | `Modbus` |
| uC/OS-II 版本 | V2.92.11 |
| 操作系统节拍 | 1000 Hz,即 1 ms/节拍 |
| 串口 | USART1 |
| 串口参数 | 115200 bit/s、8 个有效数据位、偶校验、1 个停止位(8E1) |
| 串口接收 | DMA2 Stream2 Channel4 |
| 串口发送 | DMA2 Stream7 Channel4 |
| 应用任务 | `AppTaskStart` |
| 应用任务优先级 | 5 |
| 应用任务栈 | 256 个 `OS_STK` 单元 |

IAR 命令行编译工具位于:

```text
F:\IAR Systems\Embedded Workbench 8.3\common\bin
```

---

## 3. 移植工作的本质

将 uC/OS-II 移植到一个新的 MCU 工程,不只是把源码复制进来。完整移植至少包含以下五部分:

1. **内核源码**:任务调度、延时、信号量、消息队列等通用功能;
2. **CPU 移植层**:任务栈初始化、临界区、寄存器保存和恢复;
3. **工程配置**:选择启用哪些内核功能、允许多少任务、系统节拍频率等;
4. **硬件连接**:将 SysTick 和 PendSV 正确接入操作系统;
5. **应用启动**:初始化内核、创建任务并启动调度器。

它们的关系如下:

```text
应用任务 AppTaskStart
│ 调用 OSTimeDly、OSTimeGet 等 API
uC/OS-II 内核源码
│ 请求任务切换、初始化任务栈
Cortex-M4 + IAR 移植层
├── SysTick:产生操作系统节拍
└── PendSV:保存旧任务现场并恢复新任务现场
```

---

## 4. 工程中的 uC/OS-II 目录

当前相关文件位于:

```text
Middlewares/Third_Party/Micrium/
├─ Config/
│ ├─ app_cfg.h
│ ├─ cpu_cfg.h
│ └─ os_cfg.h
├─ uCOS-II/
│ ├─ Source/
│ │ ├─ ucos_ii.h
│ │ ├─ os_core.c
│ │ ├─ os_task.c
│ │ ├─ os_time.c
│ │ ├─ os_sem.c
│ │ ├─ os_mutex.c
│ │ ├─ os_q.c
│ │ ├─ os_mbox.c
│ │ ├─ os_flag.c
│ │ ├─ os_mem.c
│ │ └─ os_tmr.c
│ └─ Ports/ARM-Cortex-M4/IAR/
│ ├─ os_cpu.h
│ ├─ os_cpu_a.asm
│ ├─ os_cpu_c.c
│ └─ os_dbg.c
├─ uC-CPU/
└─ uC-LIB/
```

### 4.1 各类文件的作用

| 文件或目录 | 作用 |
|---|---|
| `ucos_ii.h` | uC/OS-II 总头文件,应用程序通常只需包含它 |
| `os_core.c` | 内核初始化、调度和中断嵌套管理 |
| `os_task.c` | 任务创建、删除、挂起、恢复和栈检查 |
| `os_time.c` | 任务延时及系统节拍计数 |
| `os_sem.c` | 信号量 |
| `os_mutex.c` | 互斥信号量 |
| `os_q.c` | 消息队列 |
| `os_mbox.c` | 邮箱 |
| `os_flag.c` | 事件标志组 |
| `os_mem.c` | 固定大小内存分区 |
| `os_tmr.c` | 软件定时器 |
| `os_cpu.h` | Cortex-M4/IAR 的数据类型、临界区和任务切换宏 |
| `os_cpu_c.c` | 初始任务栈构造、CPU 钩子及 SysTick 接口 |
| `os_cpu_a.asm` | 上下文切换和寄存器保存/恢复的汇编实现 |
| `os_dbg.c` | 向调试器提供内核配置及数据尺寸信息 |
| `os_cfg.h` | 内核功能裁剪和资源数量配置 |
| `app_cfg.h` | 应用任务优先级和栈大小配置 |

`uC-CPU` 和 `uC-LIB` 目录还提供 Micrium 的 CPU 抽象和通用库头文件。本工程已将相应目录加入头文件搜索路径。

---

## 5. IAR 工程配置

### 5.1 添加源码分组

在 IAR 工程中建立 `Micrium` 分组,并添加下列内容。

`Micrium Config`:

```text
app_cfg.h
cpu_cfg.h
os_cfg.h
```

`uCOS-II Port`:

```text
os_cpu_a.asm
os_cpu_c.c
os_dbg.c
```

`uCOS-II Source`:

```text
os_core.c
os_flag.c
os_mbox.c
os_mem.c
os_mutex.c
os_q.c
os_sem.c
os_task.c
os_time.c
os_tmr.c
```

即使某项功能在 `os_cfg.h` 中被关闭,对应 `.c` 文件留在工程中通常也不会产生完整功能代码,因为源码内部会根据配置宏进行条件编译。

### 5.2 添加头文件搜索路径

在 IAR 中进入:

```text
Project → Options → C/C++ Compiler → Preprocessor
```

将以下路径加入 `Additional include directories`:

```text
$PROJ_DIR$\..\Middlewares\Third_Party\Micrium\Config
$PROJ_DIR$\..\Middlewares\Third_Party\Micrium\uCOS-II\Source
$PROJ_DIR$\..\Middlewares\Third_Party\Micrium\uCOS-II\Ports\ARM-Cortex-M4\IAR
$PROJ_DIR$\..\Middlewares\Third_Party\Micrium\uC-CPU
$PROJ_DIR$\..\Middlewares\Third_Party\Micrium\uC-CPU\ARM-Cortex-M4\IAR
$PROJ_DIR$\..\Middlewares\Third_Party\Micrium\uC-LIB
```

如果编译提示找不到 `ucos_ii.h`、`os_cpu.h`、`cpu.h` 或 `lib_def.h`,应首先检查这些搜索路径。

---

## 6. 内核和应用配置

### 6.1 `app_cfg.h`

当前应用任务配置为:

```c
#define APP_TASK_START_PRIO 5u
#define APP_TASK_TEST_PRIO 6u

#define APP_TASK_START_STK_SIZE 256u
#define APP_TASK_TEST_STK_SIZE 256u
```

其中:

- `APP_TASK_START_PRIO` 是启动任务优先级;
- `APP_TASK_TEST_PRIO` 是预留的测试任务优先级,当前还未创建该任务;
- `APP_TASK_START_STK_SIZE` 是启动任务栈的元素个数,不是字节数;
- Cortex-M4 移植中 `OS_STK` 为 32 位,因此 256 个栈单元约占 1024 字节 RAM。

### 6.2 uC/OS-II 的任务优先级规则

uC/OS-II V2 中:

- 数值越小,任务优先级越高;
- 每个任务必须使用不同的优先级;
- 当前 `AppTaskStart` 使用优先级 5;
- 后续可让普通测试任务使用 6、7 等更低优先级;
- 不建议随意占用 0~4,可为以后对实时性要求更高的任务预留。

任务优先级 5 和 NVIC 中断优先级 5 是两个不同体系,不能直接比较大小。

### 6.3 `os_cfg.h` 的当前关键配置

| 配置项 | 当前值 | 含义 |
|---|---:|---|
| `OS_LOWEST_PRIO` | 63 | 应用可用的最低任务优先级范围 |
| `OS_MAX_TASKS` | 10 | 最大应用任务数量 |
| `OS_TICKS_PER_SEC` | 1000 | 每秒 1000 个系统节拍 |
| `OS_TASK_CREATE_EXT_EN` | 1 | 启用 `OSTaskCreateExt()` |
| `OS_TASK_STAT_EN` | 0 | 不启用统计任务 |
| `OS_MUTEX_EN` | 1 | 启用互斥信号量 |
| `OS_Q_EN` | 1 | 启用消息队列 |
| `OS_SEM_EN` | 1 | 启用信号量 |
| `OS_TIME_GET_SET_EN` | 1 | 允许读取和设置系统时间 |
| `OS_TIME_TICK_HOOK_EN` | 1 | 启用节拍钩子 |
| `OS_TMR_EN` | 0 | 不启用软件定时器 |
| `OS_MEM_EN` | 0 | 不启用固定内存分区 |
| `OS_CPU_HOOKS_EN` | 1 | 使用 CPU 移植层钩子 |
| `OS_DEBUG_EN` | 1 | 保留内核调试信息 |

因为:

```c
#define OS_TICKS_PER_SEC 1000u
```

所以:

```c
OSTimeDly(1U); /* 延时约 1 ms */
OSTimeDly(100U); /* 延时约 100 ms */
OSTimeDly(1000U); /* 延时约 1 s */
```

`OSTimeDly()` 的参数单位是“节拍”,只有在当前 1000 Hz 配置下才刚好等于毫秒。

---

## 7. SysTick 时基接入

### 7.1 为什么 HAL 和 uC/OS-II 都需要 SysTick

STM32 HAL 使用 SysTick 维护自己的毫秒计数,`HAL_GetTick()`、HAL 超时判断等功能依赖 `HAL_IncTick()`。

uC/OS-II 也需要周期节拍,用于:

- 更新任务延时;
- 唤醒延时到期的任务;
- 更新 `OSTimeGet()` 返回的系统节拍;
- 在需要时触发任务调度。

因此,本工程在同一个 `SysTick_Handler()` 中同时服务 HAL 和 uC/OS-II。

### 7.2 当前 SysTick 处理

`Core/Src/stm32f4xx_it.c` 中的核心代码为:

```c
void SysTick_Handler(void)
{
HAL_IncTick();

if (OSRunning == OS_TRUE)
{
OS_CPU_SysTickHandler();
}
}
```

必须保留 `OSRunning` 判断。原因是 `HAL_Init()` 会先启动 SysTick,而此时 `OSInit()` 尚未执行。如果在内核未初始化时直接调用 uC/OS-II 的节拍处理,可能访问尚未准备好的内核状态。

`OS_CPU_SysTickHandler()` 内部的主要过程是:

```text
进入 SysTick 中断
OSIntEnter()
OSTimeTick():更新延时和系统节拍
OSIntExit():检查是否需要调度更高优先级任务
```

不能只调用 `OS_CPU_SysTickHandler()` 而删除 `HAL_IncTick()`,否则 HAL 的毫秒时基和超时机制会停止。

---

## 8. PendSV 与任务上下文切换

### 8.1 PendSV 的作用

SysTick 负责告诉内核“时间过去了一个节拍”,PendSV 才真正执行任务上下文切换。

一次任务切换大致包括:

1. 保存当前任务的 CPU 寄存器;
2. 将当前栈指针保存到任务控制块;
3. 选择当前最高优先级的就绪任务;
4. 取出新任务的栈指针;
5. 恢复新任务的 CPU 寄存器;
6. 从异常返回,新任务继续运行。

这些底层工作由 `os_cpu_a.asm` 中的 `OS_CPU_PendSVHandler` 完成。

### 8.2 当前工程的特殊接法

当前工程不是在 C 语言的空 `PendSV_Handler()` 中调用内核,而是直接修改了 IAR 启动文件:

```text
EWARM/startup_stm32f407xx.s
```

启动文件中声明:

```asm
EXTERN OS_CPU_PendSVHandler
```

并将向量表中的 PendSV 项直接设置为:

```asm
DCD OS_CPU_PendSVHandler
```

所以 `Core/Src/stm32f4xx_it.c` 中虽然还有一个空的 `PendSV_Handler()`,实际 PendSV 向量并不指向它。

这是本工程移植中非常关键的一步。若 CubeMX 或其他工具重新生成、替换启动文件,必须确认 PendSV 向量仍然指向 `OS_CPU_PendSVHandler`。否则常见现象是:

- 第一个任务似乎能够启动;
- 一旦调用 `OSTimeDly()` 或发生任务切换就卡住;
- 多任务无法正常调度。

不要同时让向量表指向两个 PendSV 实现,也不要在已有直接向量映射的情况下重复定义另一个同名强符号。

---

## 9. 在 `main.c` 中启动 uC/OS-II

### 9.1 包含头文件

当前应用包含:

```c
#include "ucos_ii.h"
#include "modbus_rtu_slave.h"
```

`ucos_ii.h` 内部会继续包含 `app_cfg.h`,因此 `main.c` 可以使用任务优先级和栈大小宏。

### 9.2 定义任务栈

```c
static OS_STK AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE];
```

任务栈不能定义成任务函数内的普通局部数组,否则函数退出或栈被覆盖后会破坏任务运行现场。这里使用 `static`,使内存在整个程序运行期间一直存在。

### 9.3 声明任务函数

```c
static void AppTaskStart(void *p_arg);
```

uC/OS-II 任务函数必须符合以下形式:

```c
void TaskName(void *p_arg);
```

任务通常包含永久循环,不能执行完后直接返回。

### 9.4 正确的初始化顺序

本工程顺序为:

```c
HAL_Init();
SystemClock_Config();

MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_USB_DEVICE_Init();
MX_USART1_UART_Init();

OSInit();

/* 创建应用任务 */
OSTaskCreateExt(...);

OSStart();
```

各步骤含义如下:

1. `HAL_Init()`:初始化 HAL 和 SysTick;
2. `SystemClock_Config()`:配置芯片主频和总线时钟;
3. `MX_xxx_Init()`:初始化任务要使用的外设;
4. `OSInit()`:初始化 uC/OS-II 内核数据结构;
5. `OSTaskCreateExt()`:创建至少一个应用任务;
6. `OSStart()`:启动最高优先级就绪任务。

正常情况下 `OSStart()` 不会返回。CubeMX 在后面生成的 `while (1)` 仅作为程序结构保留,操作系统成功启动后不会再执行到那里。

### 9.5 当前任务创建代码

```c
os_err = OSTaskCreateExt(AppTaskStart,
0,
&AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE - 1u],
APP_TASK_START_PRIO,
APP_TASK_START_PRIO,
&AppTaskStartStk[0],
APP_TASK_START_STK_SIZE,
0,
(OS_TASK_OPT_STK_CHK |
OS_TASK_OPT_STK_CLR));

if (os_err != OS_ERR_NONE)
{
Error_Handler();
}
```

参数说明:

| 参数 | 当前传入值 | 作用 |
|---|---|---|
| 任务入口 | `AppTaskStart` | 任务开始执行的函数 |
| 任务参数 | `0` | 传给 `p_arg`,本任务不需要参数 |
| 初始栈顶 | 栈数组最后一个元素 | Cortex-M 栈向低地址增长 |
| 优先级 | `APP_TASK_START_PRIO` | 当前为 5 |
| 任务 ID | 同任务优先级 | 本工程用优先级作为 ID |
| 栈底 | 栈数组第一个元素 | 用于扩展创建和栈检查 |
| 栈大小 | `APP_TASK_START_STK_SIZE` | 256 个栈单元 |
| 扩展数据 | `0` | 当前不使用 |
| 任务选项 | `STK_CHK \| STK_CLR` | 启用栈检查并在创建时清零栈 |

检查 `os_err` 非常重要。如果任务创建失败却继续调用 `OSStart()`,后续现象不容易定位。

---

## 10. 当前应用任务与 Modbus 的结合

当前启动任务主要代码如下:

```c
static void AppTaskStart(void *p_arg)
{
(void)p_arg;

if (ModbusSlave_Init(&huart1,
MODBUS_SLAVE_DEFAULT_ADDRESS) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}

while (1)
{
(void)ModbusSlave_SetHoldingRegister(
HMI_REG_UPTIME_SECONDS,
(uint16_t)(OSTimeGet() / OS_TICKS_PER_SEC));

(void)ModbusSlave_SetHoldingRegister(
HMI_REG_RX_FRAME_COUNT,
(uint16_t)g_modbus_slave_stats.valid_frame_count);

ModbusSlave_Poll();
OSTimeDly(1U);
}
}
```

### 10.1 任务在做什么

1. 任务只在开始时调用一次 `ModbusSlave_Init()`;
2. 初始化 USART1 的 Modbus 从站和 DMA 接收;
3. 在永久循环中更新运行时间寄存器;
4. 更新有效接收帧计数寄存器;
5. 调用 `ModbusSlave_Poll()` 在任务上下文中解析已收到的帧;
6. 延时 1 个节拍,把 CPU 让给其他任务或空闲任务。

### 10.2 为什么要调用 `OSTimeDly(1U)`

如果永久循环内没有延时、等待信号量或其他阻塞操作,优先级 5 的任务会一直占用 CPU,使更低优先级任务无法运行。

调用 `OSTimeDly(1U)` 后:

- 当前任务进入延时状态;
- 调度器转而执行其他就绪任务;
- 1 ms 后 SysTick 更新延时计数;
- 当前任务重新进入就绪状态;
- 当它成为最高优先级就绪任务时继续运行。

---

## 11. 串口中断、DMA 与操作系统任务的关系

当前 Modbus 接收采用“中断/DMA 快速接收,任务中解析”的结构:

```text
USART1 收到数据
DMA 自动搬运到接收缓冲区
串口空闲事件/接收事件中断
HAL_UARTEx_RxEventCallback()
ModbusSlave_OnRxEvent()
│ 仅记录数据、帧状态并尽快退出
AppTaskStart 周期执行 ModbusSlave_Poll()
CRC 校验、功能码解析、寄存器读写、组织应答
USART1 DMA 发送应答
```

当前回调接口包括:

```c
HAL_UARTEx_RxEventCallback()
→ ModbusSlave_OnRxEvent()

HAL_UART_TxCpltCallback()
→ ModbusSlave_OnTxComplete()

HAL_UART_ErrorCallback()
→ ModbusSlave_OnUartError()
```

这种结构的优点是:

- 中断处理时间短;
- CRC 和协议解析不会长时间占用中断;
- 复杂业务逻辑运行在任务上下文,便于扩展;
- 串口接收与协议处理在执行过程上是异步的。

当前串口回调没有直接调用 uC/OS-II 的信号量、队列等服务,因此不需要额外在这些回调外层手工调用 `OSIntEnter()` 和 `OSIntExit()`。

如果后续在外设中断中直接调用 `OSSemPost()`、`OSQPost()` 等内核服务,则必须:

- 确认该服务允许在中断中调用;
- 正确执行 uC/OS-II 的中断进入和退出处理;
- 检查 NVIC 中断优先级是否满足移植层要求;
- 不在中断中调用会阻塞的接口。

---

## 12. 常用 uC/OS-II 接口解释

### 12.1 `OSInit()`

初始化内核全局变量、就绪表、任务链表,并建立空闲任务等内部对象。必须先调用它,再创建应用任务和启动调度器。

### 12.2 `OSTaskCreateExt()`

创建一个扩展任务。与简化版创建函数相比,它可以传入栈底、栈大小和任务选项,因此可使用栈检查功能。

### 12.3 `OSStart()`

启动调度器,并切换到当前最高优先级的就绪任务。成功后不会返回 `main()` 的普通执行流程。

### 12.4 `OSTimeDly()`

使当前任务延时指定节拍。它是操作系统延时,不是原地空转:

- 延时期间 CPU 可以执行其他任务;
- 不能在中断服务程序中调用;
- 参数为 0 时通常不会产生期望的延时。

### 12.5 `OSTimeGet()`

读取内核从启动后累计的节拍数。当前节拍频率为 1000 Hz,因此:

```c
seconds = OSTimeGet() / OS_TICKS_PER_SEC;
```

可得到近似运行秒数。计数最终会溢出并回绕,不能把它当作永久不溢出的实时时钟。

### 12.6 `OSTaskStkChk()`

在任务使用了 `OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR` 时,可以检查任务栈使用情况,用于判断栈是否配置过大或过小。

---

## 13. 后续增加第二个任务

### 13.1 定义栈和任务函数

```c
static OS_STK AppTaskTestStk[APP_TASK_TEST_STK_SIZE];

static void AppTaskTest(void *p_arg)
{
(void)p_arg;

while (1)
{
/* 在这里编写周期性测试功能。 */

OSTimeDly(100U);
}
}
```

### 13.2 创建任务

在调用 `OSStart()` 之前增加:

```c
os_err = OSTaskCreateExt(AppTaskTest,
0,
&AppTaskTestStk[APP_TASK_TEST_STK_SIZE - 1u],
APP_TASK_TEST_PRIO,
APP_TASK_TEST_PRIO,
&AppTaskTestStk[0],
APP_TASK_TEST_STK_SIZE,
0,
(OS_TASK_OPT_STK_CHK |
OS_TASK_OPT_STK_CLR));

if (os_err != OS_ERR_NONE)
{
Error_Handler();
}
```

也可以先只创建启动任务,再由启动任务创建其他任务。但无论采用哪种方式,都必须保证:

- 每个任务有独立且长期有效的栈;
- 每个任务优先级唯一;
- 任务函数不能直接返回;
- 周期任务必须适当延时或等待事件;
- 总任务数不得超过 `OS_MAX_TASKS`。

---

## 14. CubeMX 重新生成代码时的注意事项

### 14.1 能够自动保留的内容

CubeMX 的 `Keep User Code when re-generating` 选项只能保留位于标准标记内的代码:

```c
/* USER CODE BEGIN ... */
/* USER CODE END ... */
```

本工程下列自定义内容应放在对应的 USER CODE 区域内:

- `main.c` 中的 uC/OS-II 和 Modbus 头文件;
- 任务栈、任务函数声明;
- `AppTaskStart()`;
- `OSInit()`、任务创建和 `OSStart()`;
- `stm32f4xx_it.c` 中的 `OS_CPU_SysTickHandler()` 调用;
- HAL 串口回调中的 Modbus 接口调用。

写在 USER CODE 标记之外的修改可能被覆盖。

### 14.2 需要手工重点检查的内容

每次 CubeMX 重新生成后,至少检查:

- `EWARM/startup_stm32f407xx.s` 的 PendSV 向量是否仍指向 `OS_CPU_PendSVHandler`;
- `stm32f4xx_it.c` 是否仍调用 `HAL_IncTick()`;
- `stm32f4xx_it.c` 是否在 `OSRunning` 为真时调用 `OS_CPU_SysTickHandler()`;
- `main.c` 是否仍然调用 `OSInit()`、创建任务并调用 `OSStart()`;
- IAR 工程中的 Micrium 源文件分组是否仍存在;
- IAR 的 Micrium 头文件搜索路径是否仍存在;
- 串口 DMA、NVIC 和回调代码是否仍完整。

CubeMX 通常不会主动删除独立放置的 `Middlewares/Third_Party/Micrium` 源文件,但重新生成 IAR 工程文件时,有可能改变 `.ewp` 中手工添加的分组或路径,因此重新生成前应提交 Git 或备份工程。

---

## 15. 编译和运行验证

### 15.1 IAR 图形界面

在 IAR 中执行:

```text
Project → Rebuild All
```

确认:

- 0 errors;
- 0 warnings;
- `os_cpu_a.asm`、`os_cpu_c.c` 和内核源码均参与编译;
- 链接阶段没有重复的中断处理函数。

### 15.2 命令行完整编译

在工程根目录执行:

```powershell
& 'F:\IAR Systems\Embedded Workbench 8.3\common\bin\IarBuild.exe' `
'EWARM\Modbus.ewp' `
-build Modbus `
-log all
```

链接映射文件位于:

```text
EWARM\Modbus\List\Modbus.map
```

该文件可以查看代码、只读数据和读写数据的详细占用。

### 15.3 调试时可观察的内容

建议设置或观察:

- 在 `AppTaskStart()` 入口设置断点,确认任务已进入;
- `OSRunning` 应在内核启动后变为真;
- `OSTimeGet()` 应持续增加;
- 执行 `OSTimeDly(1U)` 后任务应能再次被唤醒;
- Modbus 运行时间寄存器应每秒变化;
- 串口请求应能收到正常应答。

---

## 16. 常见故障排查

### 16.1 提示找不到 `ucos_ii.h`

原因通常是 IAR 头文件搜索路径未添加或路径层级错误。检查:

```text
Middlewares\Third_Party\Micrium\uCOS-II\Source
```

### 16.2 `OSStart()` 后卡死或任务不运行

依次检查:

1. 是否先调用了 `OSInit()`;
2. `OSTaskCreateExt()` 返回值是否为 `OS_ERR_NONE`;
3. 任务栈顶是否传入数组最后一个元素;
4. `os_cpu_a.asm` 是否参与编译和链接;
5. 启动文件 PendSV 向量是否指向 `OS_CPU_PendSVHandler`;
6. 任务函数是否包含永久循环。

### 16.3 `OSTimeDly()` 后任务再也不运行

重点检查:

- SysTick 中断是否正常进入;
- 是否保留 `OS_CPU_SysTickHandler()`;
- `OSRunning` 是否已经变为真;
- `OS_TICKS_PER_SEC` 是否与实际 SysTick 频率匹配;
- PendSV 向量是否被 CubeMX 恢复成空的 `PendSV_Handler()`。

### 16.4 HAL 延时或超时异常

检查 `SysTick_Handler()` 中是否仍调用:

```c
HAL_IncTick();
```

uC/OS-II 和 HAL 共用 SysTick 时,两边的节拍处理都要保留。

### 16.5 链接时出现重复的 PendSV 或 SysTick 符号

说明同一异常被多个强符号实现。应明确采用一种连接方式。

当前工程采用:

- SysTick 向量指向 `SysTick_Handler()`,其中同时服务 HAL 和 uC/OS-II;
- PendSV 向量直接指向汇编函数 `OS_CPU_PendSVHandler`。

### 16.6 任务运行一段时间后进入 HardFault

常见原因包括:

- 任务栈过小;
- 使用了错误的 CPU/编译器移植层;
- 栈顶和栈底参数传反;
- 局部数组过大;
- 中断或任务越界写内存;
- 浮点上下文或编译选项与移植层不匹配。

应先增加任务栈并使用栈检查,再检查 HardFault 时的栈和寄存器。

### 16.7 高优先级任务导致其他任务不运行

uC/OS-II 是基于优先级的抢占式内核。若高优先级任务永久循环且从不延时、不挂起、也不等待事件,低优先级任务不会得到运行机会。

周期任务中应使用:

- `OSTimeDly()`;
- 等待信号量;
- 等待消息队列;
- 等待事件标志;
- 或其他会让任务进入非就绪状态的接口。

### 16.8 修改了配置宏后出现未定义符号

例如打开信号量、队列、统计任务或软件定时器后,应同时确认:

- 对应源码已加入工程;
- 相关最大数量配置不为 0;
- 所需钩子函数已经实现;
- RAM 和任务数量足够。

---

## 17. 当前移植的关键文件清单

| 文件 | 当前项目中的关键内容 |
|---|---|
| `Core/Src/main.c` | 内核初始化、任务创建、启动调度器、Modbus 应用任务 |
| `Core/Src/stm32f4xx_it.c` | HAL 与 uC/OS-II 共用的 SysTick 处理 |
| `EWARM/startup_stm32f407xx.s` | PendSV 向量直接指向 `OS_CPU_PendSVHandler` |
| `EWARM/Modbus.ewp` | Micrium 源文件分组及头文件搜索路径 |
| `Middlewares/Third_Party/Micrium/Config/app_cfg.h` | 应用任务优先级和栈大小 |
| `Middlewares/Third_Party/Micrium/Config/os_cfg.h` | 内核裁剪、节拍频率和资源数量 |
| `Middlewares/Third_Party/Micrium/uCOS-II/Ports/ARM-Cortex-M4/IAR/os_cpu_a.asm` | 上下文切换 |
| `Middlewares/Third_Party/Micrium/uCOS-II/Ports/ARM-Cortex-M4/IAR/os_cpu_c.c` | 任务栈初始化及 SysTick 接口 |
| `Modbus/Src/modbus_rtu_slave.c` | Modbus RTU 从站协议处理 |

---

## 18. 移植完成检查表

### 源码与工程

- [ ] uC/OS-II 内核源码已加入 IAR 工程;
- [ ] Cortex-M4/IAR 移植层已加入工程;
- [ ] Micrium 配置文件已加入工程;
- [ ] 所有头文件搜索路径正确;
- [ ] `os_cpu_a.asm` 确实参与编译。

### 内核配置

- [ ] `OS_TICKS_PER_SEC` 与 SysTick 实际频率一致;
- [ ] `OS_MAX_TASKS` 足够;
- [ ] 每个任务优先级唯一;
- [ ] 所需信号量、队列、互斥量功能已启用;
- [ ] 每个任务栈大小合理。

### 中断连接

- [ ] SysTick 同时调用 `HAL_IncTick()` 和 `OS_CPU_SysTickHandler()`;
- [ ] 内核未运行时不会调用 OS 节拍处理;
- [ ] PendSV 向量指向 `OS_CPU_PendSVHandler`;
- [ ] 没有重复的 PendSV 强符号。

### 应用启动

- [ ] 外设初始化先于使用外设的任务;
- [ ] 已调用 `OSInit()`;
- [ ] 至少成功创建一个任务;
- [ ] 已检查任务创建返回值;
- [ ] 已调用 `OSStart()`;
- [ ] 所有任务均包含循环并能主动让出 CPU。

### 运行验证

- [ ] 工程编译为 0 errors、0 warnings;
- [ ] `AppTaskStart()` 可以进入;
- [ ] `OSRunning` 为真;
- [ ] 系统节拍持续增加;
- [ ] `OSTimeDly()` 后任务可以恢复;
- [ ] USART1 DMA 通信正常;
- [ ] Modbus 请求和应答正常。

---

## 19. 关于 uC/OS-II 授权

当前源码头部的授权说明允许评估、教学或研究等用途。若代码用于正式商业产品,应根据所使用版本核实 Micrium/版权方的商业授权要求,不能仅因为源码可以编译就默认具备商业发布许可。

---

## 20. 总结

本工程的 uC/OS-II 移植可以概括为:

```text
复制内核和 Cortex-M4/IAR 移植层
加入 IAR 源文件与头文件路径
配置 os_cfg.h 和 app_cfg.h
SysTick 同时服务 HAL 与 uC/OS-II
启动文件 PendSV 向量接入 OS_CPU_PendSVHandler
OSInit → 创建任务 → OSStart
在任务中运行 ModbusSlave_Poll 和应用逻辑
```

其中最容易在 CubeMX 重新生成后遗漏的是 **IAR 启动文件中的 PendSV 向量修改**;最容易在增加任务后遇到的问题是 **任务优先级重复、任务栈不足,以及高优先级任务没有延时或等待事件**。

BIN
Document/my_document/测试大纲.docx View File


BIN
Document/my_document/测试报告.docx View File


BIN
Document/my_document/设计方案书.docx View File


BIN
Document/my_document/需求规格书.docx View File


+ 1
- 1
Modbus/Inc/modbus_rtu_slave.h View File

@@ -2,7 +2,7 @@
#define MODBUS_RTU_SLAVE_H

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include <stdint.h>
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{


+ 70
- 0
Modbus/Src/modbus_rtu_slave.c View File

@@ -337,6 +337,73 @@ static uint16_t ModbusProcessReadHolding(const uint8_t *request,uint16_t request

}


/*
* 返回帧
*从站地址 | 14 | 总字节数 | 子响应长度 | 06 | 寄存器数据 | CRC
*
* 01 从站地址
* 14 功能码
* 06 后续响应数据共6字节
* 05 当前子响应长度,共5字节
* 06 引用类型
* 12 34 第一个寄存器
* 56 78 第二个寄存器
*/
static uint16_t ModbusProcessFile(const uint8_t *request,uint16_t requestLength)
{
uint16_t fileNumber;
uint16_t recordNumber;
uint16_t quantity;
uint16_t index;
uint16_t value;
uint16_t*p;
if (requestLength != 12U)
{
ModbusSlaveStatistics.illegalValueCount++;
return ModbusBuildException(request[1], MODBUS_EX_ILLEGAL_VALUE);
}
if ((request[2] != 7U) || (request[3] != 0x06U))
{
ModbusSlaveStatistics.illegalValueCount++;
return ModbusBuildException( request[1],MODBUS_EX_ILLEGAL_VALUE);
}

quantity = ModbusGetU16Be(&request[8]);
fileNumber = ModbusGetU16Be(&request[4]);
recordNumber = ModbusGetU16Be(&request[6]);
if ((quantity == 0U) || (quantity > 124U))//数量0或者数量大于最大值
{
ModbusSlaveStatistics.illegalValueCount++;
return ModbusBuildException(request[1], MODBUS_EX_ILLEGAL_VALUE);
}
if (fileNumber>15||recordNumber>=260||((uint32_t)recordNumber + quantity) > 260UL)//地址检查
{
ModbusSlaveStatistics.illegalAddressCount++;
return ModbusBuildException(request[1], MODBUS_EX_ILLEGAL_ADDRESS);
}
ModbusTxFrame[0] = ModbusSlaveAddress;
ModbusTxFrame[1] = 0X14;
ModbusTxFrame[2] =(uint8_t)(2U + quantity * 2U);
ModbusTxFrame[3] =(uint8_t)(1U + quantity * 2U);
ModbusTxFrame[4] = 0X06;
p = (uint16_t*)ModbusHistory;
for (index = 0U; index < quantity; index++)
{
uint16_t address = fileNumber*260+recordNumber + index;

value = *(p+address);
ModbusTxFrame[5U + index * 2U] = (uint8_t)(value & 0x00FFU);
ModbusTxFrame[6U + index * 2U] = (uint8_t)(value >> 8U);
}

ModbusAppendCrc(ModbusTxFrame, (uint16_t)(5U + quantity * 2U));
return (uint16_t)(7U + quantity * 2U);

}


/**
* @brief 处理写单个保持寄存器功能码 0x06
* @param[in] request RTU 请求帧
@@ -713,6 +780,9 @@ static uint16_t ModbusProcessRequest(const uint8_t *request,uint16_t requestLeng
case 0X03U://读保持寄存器
return (isBroadcast != 0U) ? 0U :
ModbusProcessReadHolding(request, requestLength);
case 0x14U:
return (isBroadcast != 0U) ? 0U :
ModbusProcessFile(request,requestLength);

case 0x05U://写单个线圈
return ModbusProcessWriteSingleCoil(request,


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