27 KiB

Neapstrādāts Vainot Vēsture

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：

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：

内核源码：任务调度、延时、信号量、消息队列等通用功能；
CPU 移植层：任务栈初始化、临界区、寄存器保存和恢复；
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；
硬件连接：将 SysTick 和 PendSV 正确接入操作系统；
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：

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：

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：

app_cfg.h
cpu_cfg.h
os_cfg.h

uCOS-II Port：

os_cpu_a.asm
os_cpu_c.c
os_dbg.c

uCOS-II Source：

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：

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

将以下路径加入 Additional include directories：

$PROJ_DIR$\..\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：

#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：

#define OS_TICKS_PER_SEC 1000u

所以：

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：

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：

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：

保存当前任务的 CPU 寄存器；
将当前栈指针保存到任务控制块；
选择当前最高优先级的就绪任务；
取出新任务的栈指针；
恢复新任务的 CPU 寄存器；
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：

EWARM/startup_stm32f407xx.s

启动文件中声明：

EXTERN  OS_CPU_PendSVHandler

并将向量表中的 PendSV 项直接设置为：

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：

#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

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

static void AppTaskStart(void *p_arg);

uC/OS-II 任务函数必须符合以下形式：

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：

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：

HAL_Init()：初始化 HAL 和 SysTick；
SystemClock_Config()：配置芯片主频和总线时钟；
MX_xxx_Init()：初始化任务要使用的外设；
OSInit()：初始化 uC/OS-II 内核数据结构；
OSTaskCreateExt()：创建至少一个应用任务；
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

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：

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

任务只在开始时调用一次 ModbusSlave_Init()；
初始化 USART1 的 Modbus 从站和 DMA 接收；
在永久循环中更新运行时间寄存器；
更新有效接收帧计数寄存器；
调用 ModbusSlave_Poll() 在任务上下文中解析已收到的帧；
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：

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：

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：

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

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：

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：

/* 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：

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：

& '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：

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：

Middlewares\Third_Party\Micrium\uCOS-II\Source

16.2 `OSStart()` 后卡死或任务不运行

依次检查：

是否先调用了 OSInit()；
OSTaskCreateExt() 返回值是否为 OS_ERR_NONE；
任务栈顶是否传入数组最后一个元素；
os_cpu_a.asm 是否参与编译和链接；
启动文件 PendSV 向量是否指向 OS_CPU_PendSVHandler；
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：

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：

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。

27 KiB Neapstrādāts Vainot Vēsture