作者：北京航空航天大学 卫进

    摘 要：详细介绍avr系列单片机的专用实时嵌入式操作系统avrx的特点，并以atmega16单片机为平台，结合avr单片机应用实例分析avrx的内核代码及移植方法，并对系统的相关性能进行测试。采用avrx可以大大简化程序设计，满足实时要求，降低编程难度，提高系统可靠性。本文为在avr单片机上进行嵌入式系统开发提供了参考。

    关键词： rtos avrx avr单片机移植 系统测试

    引 言

    随着技术的发展，嵌入式系统的设计及应用对人们的生活产生了很大的影响，并将逐渐改变人们未来的生活方式。在特定的操作系统上开发应用程序，可以使开发人员忽略掉很多底层硬件细节，使得应用程序调试更方便、易于维护、开发周期缩短并且降低开发成本，因而嵌入式操作系统深得开发人员的青睐。

    avr微处理器是atmel公司开发的8位嵌入式risc处理器，它具有高性能、高保密性、低功耗、非易失性等优点，而且程序存储器和数据存储器可独立编址，并具有独立访问的哈佛结构。avr单片机内核有丰富的指令集，通过32个通用寄存器直接与逻辑运算单元相连接，允许在一个周期内一条单一指令访问两个独立的寄存器，这样的结构使代码的执行效率比传统的复杂指令集微处理器快了将近lo倍。

    avrx是由lbarello编写的源码公开的嵌入式操作系统，它专门针对avr系列单片机的rtos，具有免费和可以修改的特点。它的缺点是由于做为一种专用的操作系统很难移植到其他平台上。

    1 avrx系统的特点

    avrx做为avr专用rtos有如下的特点：

    ◆完全支持占先式、优先级驱动的任务调度算法；

    ◆16个优先级，相同的优先级的任务采用round-robin调度算法轮流执行；

    ◆信号量可以用于信号传递、同步和互斥信号量，支持阻塞和非阻塞语法；

    ◆任务之间可以用消息队列相互传递信息，接收和确认消息可以用阻塞和非阻塞调用；

    ◆在中断子程序中，大部分非阻塞的中断服务程序可以使用；

    ◆支持单个定时器的时间队列管理，任何进程都可以设置一个定时器，并且任何一个任务都可以等待定时器时间到；

    ◆支持单步调试运行着的进程；

    ◆程序空间小，包含所有功能的版本占用1000字节；

    ◆与定时器／计数器有关的一些事务可以用avrx写成任务级代码。

    1．1任务

    avrx2．6为了支持c语言，保存了所有的32个寄存器。最小的上下文是32个寄存器、sreg和pc，总共35个字节。avrxinittask()函数给所有的寄存器初始化为0x00。只有进程上下文保存在任务堆栈中，所有其他的使用(包括内核和中断)保存在内核堆栈。这样降低了第一个中断的上下文切换和进入内核api的sram消耗。随后的中断(如果允许中断嵌套)嵌入内核堆栈，api不进行上下文切换。

    1．2信号量

    信号量是sram指针，它们有三种状态：pend、waiting和done。当一个进程被一个信号量阻塞时，它处于waiting状态，多个任务可以排队等候一个信号量。在后一种情况下，信号量可以看作互斥信号量。提供的api函数如下：avrxsetsemaphore、avrxintsetsema-pore、avrxwaitsemaplaore、avrxtestsemapilorc、avrx-inttestsemaphore和avrxresetsemaphore。

    1.3定时器

    定时器控制块(tcb)长度为4(或6)个字节。它们管理一个16位计数值。定时器队列管理器管理一个分类的定时器队列，每个都调整为所有计数器的和到其延时需要的值。提供的api函数如下：avrxstarttimer、avrxtim-erhandler、avrxcancel timer、avrxwaittimer、avrx-testtimer和avrxdelay。

    1.4消