1、引言

　　本文研究了UCOS-II操作系統在數碼相框中的應用，詳細描述了UCOS-II操作系統在ZEVIO1020雙核處理器上的移植，并且根據數碼相框多任務的特點，設計了一套完整的消息處理機制。實踐證明，采取本文所設計的系統可以靈活的完成任務間的調度和切換。

　　2、系統概述

　　數碼相框的主要特色是圖片顯示清晰，圖片顯示效果多種多樣，同時還具有視頻播放、音頻播放、JPEG圖片解碼等附加功能。在本系統實現過程中主要分為六個模塊:總控模塊、GUI界面模塊、圖片顯示模塊、視頻模塊、音頻模塊、JPEG解碼模塊。總控模塊實現對其它模塊的管理與控制。圖片顯示模塊通過ZEVIO1020雙核處理器的3D圖像內核處理，實現多種三維的動態顯示效果，通過對定時器設置的改變，實現圖片播放速率的調整。視頻模塊和JPEG解碼模塊因為對速度的要求較高，使用高速數據傳輸通道DMA來實現ARM和DSP之間的雙核解碼。音頻模塊可以解碼MP3，WMA等多種音頻格式。UCOS-II操作系統的任務就是在不同狀態下，根據不同的鍵盤輸入消息實現各個模塊間的靈活調度。

　　3、基于ZEVIO1020的系統硬件平臺

　　ZEVIO1020多媒體應用處理器是美國LSILogic公司發布的第一款基于ZEVIO架構的標準芯片。具備低功耗、更高級圖像和數字音/視頻處理功能。ZEVIO1020處理器高度集成，包括通用處理的ARM9內核，多媒體處理的ZSP400內核，此外還包括了一個3D圖像內核和一個2D/3DMIDI聲音核，它也集成了一個視頻DAC(數字到模擬轉換器)用于直接輸出到電視和一個SDIO(安全數字輸入/輸出)卡槽用于數據存儲或者額外的周邊擴展。

　　ZEVIO1020處理器的開發平臺如圖1所示，它的通用處理內核ARM926EJ-S的工作主頻為150MHz，作為系統主處理器，可以完成控制和數據處理工作;ZSP400DSP處理器為視頻解碼和JPEG解碼工作提供了高效運行平臺，工作主頻為150MHz。除此之外，ZSP400具有雙 MAC、雙算法邏輯單元(ALU)DSP核，每周期4指令，正交的載入/存儲指令集的特點。同時在ZEVIO1020的存儲結構中，DMA提供了高速數據轉移，能夠完成ARM處理器和DSP處理器雙核之間的高速數據傳輸。

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　　圖1 ZEVIO1020平臺體系架構

　　4、UCOS-II在ZEVIO1020上的移植

　　UCOS-II操作系統是完全可剝奪型的實時內核，可以同時管理64個任務，函數的調用和服務時間具有確定性。其內核提供的任務調度與管理，時間管理，任務間同步與通信，內存管理和中斷服務等功能，具有執行效率高、占用空間小、實時性能優良和可擴展性強等特點。最小內核編譯可以達到2KB。UCOS-II的移植主要是編寫和處理器有關的代碼，以及根據處理器設置中斷向量表，提供給操作系統一個時鐘作為系統時鐘。

　　OS_CPU_A.ASM是需要用戶根據不同處理器的體系結構編寫的匯編文件。該文件包括了四個函數:

　　OSStartHighRdy()、OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、 OSTickISR()。OSStartHighRdy()的作用是運行就緒態任務優先級最高的任務。OSCtxSw()是實現CPU在正常運行時任務間的切換，即對當前任務堆棧的保存和對高優先級任務堆棧的彈出，使最高優先級任務獲取CPU的控制權。OSIntCtxSw()是在中斷服務程序中執行切換功能的函數。OSTickISR()是系統時鐘的中斷服務程序。該程序執行的頻率為100HZ，主要功能是檢查是否有由于延時而被掛起的任務成為就緒任務，如果有就調用OSIntCtxSw()進行任務切換，從而運行高優先級的任務。OS_CPU.C中主要編寫任務堆棧初始化函數 OSTaskStkInit()。

　　中斷向量表是系統產生中斷處理的索引表，系統會根據不同的中斷類型引導它們進入不同的中斷處理函數。ZEVIO1020雙核處理器提供了多種不同類型的中斷處理，主要分為兩類:IRQ 中斷和FIQ中斷。FIQ中斷是快速中斷處理函數，執行速度快，優先級高，一般用于重要和對實時性要求較高的中斷處理。IRQ中斷是普通的中斷處理函數，一般的中斷處理都歸屬于這種類型的中斷。在各種中斷同時觸發的情況下，中斷程序會根據各種中斷優先級的設定來進行比較，執行優先級最高的中斷處理程序。對于UCOS-II的操作系統來說，需要一個系統時鐘作為操作系統的時鐘節拍，供操作系統調用時間函數使用。ZEVIO1020有4個Timer可供選擇，在這里選用Timer1作為系統時鐘，設置系統時鐘頻率為100HZ且為FIQ中斷。中斷處理程序的實現過程如圖2所示。

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　　圖2中斷處理流程圖