采用高稳定性隔离误差放大器的反
连接/参考器件
ADuM3190
2.5 kV rms隔离误差放大器
ADP1621
恒频电流模式升压DC-DC控制器
评估和设计支持
电路评估板
CN-0342电路评估板（EVAL-CN
摘要: 根据CortexM3内核的特功率电感器点，对μC/OSII操作系统的安全性和稳定性进行研究。利用CortexM3内核上选配的MPU（Memory ProtectiON Unit，存储器保护单元)，对μC/OSII操作系统做适当的改进与优化。经测试，系统的安全性与稳定性得到很大的提高。
引言
μC/OSII是基于优先级的可剥夺型内核，系统中的所有任务都有一个唯一的优先级别，它适合应用在实时性要求较强的场合；但是它不区分用户空间和系统空间，使系统的安全性变差。而移植到CortexM3内核上的μC/OSII系统一般是运行在特权级下，以至于应用程序也可以访问操作系统的变量和常量，这样使得系统的安全性与稳定性变得更差。
1 开发坏境
采用IAR5.30作为开发环功率电感境，移植μC/OSII2.86到CortexM3内核，选用配置了MPU（Memory Protection Unit，存储器保护单元)的LPC1786处理器作为硬件实验平台，对操作系统的安全性和稳定性进行改进与优化。
2 CortexM3内核简介
在Corte共模电感xM3内核*有两个堆栈指针：主堆栈指针（MSP），是系统上电后缺省的堆栈指针，它由OS内核、异常服务例程以及所有需要特权访问的应用程序代码来使用；进程堆栈指针（PSP），用于常规的应用程序代码（不处于异常服务例程中时）。
CortexM3处理器支持线程模式和处理模式两种工作模式，有特权级与用户级两个访问等级。异常处理总是工作在处理模式，只可使用主堆栈指针。处理模式总是在特权级下运行，而线程模式可在特权和用户级下运行。系统复位时总是处于线程模式的特权方式下，并且默认使用的堆栈指针是MSP。在用户级下，对特殊功能寄存器和系统控制空间（SCS）的大部分寄存器的访问是禁止的[2]。
经实验验证，在用户级下使用MSR、MRS指令访问特殊功能寄存器（CONTROL等），这些指令被当作NOP指令（空指令）执行，而对系统控制空间（SCS）寄存器访问会产生精确的总线访问异常。
另外，CortexM3内核还可以选配MPU（如LPC1700系列、LM3S系列处理器），用于对存储器进行保护。设定一块内存的访问权限，对系统的安全性有很好的帮助。
3 μC/OSII内核简介
μC/OSII是一个可移植、可固化、可裁剪的抢占式实时多任务内核。大部分用ANSI C语言编写，只有一小部分与硬件相关的代码用汇编语言编写。至今，μC/OSII已经在40多种不同架构的微内核处理器上移植成功[4]。μC/OSII 内核只提供了任务调度、任务管理、时间管理和任务间通信等基本功能，体系结构如图1所示。进行系统移植时，只需要修改OS_CPU_C.C、OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM这3个文件即可。
μC/OSII体系结构
图1 μC/OSII体系结构
4 μC/OSII操作系统移植的改进
μC/OSII*****提供的基于CortexM3内核移植的μC/OSII系统一直工作在特权级下。这样做的好处是，系统不用频繁地切换访问等级，而且开关中断很快，利于实时性的实现；但是应用程序（用户任务）也可以访问特殊功能寄存器和系统控制空间（SCS）寄存器，修改操作系统的变量，这对系统的安全性是一种威胁，如果用户任务程序跑飞，那就有可能破坏系统寄存器和变量[5]。
4.1 系统寄存器的设置
用户应用程序运行在用户级,使用PSP堆栈指针；操作系统函数运行在特权级，使用的也是PSP堆栈指针；而中断服务例程运行在处理模式的特权方式下，使用MSP堆栈指针。
特权与用户级分区
图2 特权与用户级分区
首先利用MPU把内存分为特贴片电感器权级访问和用户级访问两个区，如图2所示。在系统初始化时，设置MPU相关寄存器，为系统分配任务堆栈与主堆栈：任务堆栈分配在用户区，系统变量与主堆栈分配在特权区，只可特权级下访问。
4.2 系统函数的修改
用户任务工作在用户级下，操作系统函数工作在特权级下，任务可能会在执行系统函数时执行上下文切换，因此系统要记录任务切换时是处在特权级还是用户级下，以便任务再次获得处理器控制权时，切共模电感器换到原先的访问等级下。在任务创建时，加入访问权限参数mode。