圖2中斷處理流程圖
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5、軟件層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1、系統(tǒng)任務(wù)層的組成和優(yōu)先級(jí)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)任務(wù)層并行存在以下六個(gè)任務(wù):總控任務(wù)、音頻解碼任務(wù)、視頻解碼任務(wù)、JPEG圖片解碼任務(wù)、GUI界面任務(wù)，圖片顯示任務(wù)。每個(gè)任務(wù)均有以下三部分組成:應(yīng)用程序、任務(wù)的堆棧以及任務(wù)的狀態(tài)機(jī)。任務(wù)堆棧用以存儲(chǔ)CPU寄存器內(nèi)容。當(dāng)某任務(wù)由運(yùn)行態(tài)變?yōu)槠渌麪顟B(tài)時(shí)，CPU寄存器內(nèi)容壓入相應(yīng)任務(wù)堆棧，反之則將相應(yīng)任務(wù)堆棧內(nèi)容置入CPU寄存器。任務(wù)的狀態(tài)機(jī)記錄了當(dāng)前任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)有新的消息轉(zhuǎn)發(fā)給任務(wù)時(shí)，任務(wù)可根據(jù)狀態(tài)機(jī)查詢相應(yīng)的狀態(tài)，來決定下一步的具體操作。操作系統(tǒng)也可以查詢?nèi)蝿?wù)的狀態(tài)機(jī)來獲得當(dāng)前任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)。

優(yōu)先級(jí)的設(shè)定是根據(jù)任務(wù)的重要性和任務(wù)的實(shí)時(shí)性需求來定的?？偪厝蝿?wù)優(yōu)先級(jí)最高，視頻任務(wù)的實(shí)時(shí)性大于音頻任務(wù)的實(shí)時(shí)性，所以將音頻的優(yōu)先級(jí)排在視頻解碼任務(wù)的后面。對(duì)于其他幾個(gè)任務(wù)一般沒有太多的約束，我們可以任意安排其優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)從高到底的順序排列:總控任務(wù)，視頻解碼任務(wù)，音頻解碼任務(wù)，JPEG解碼任務(wù)，圖片顯示任務(wù)，GUI界面任務(wù)。

5.2、系統(tǒng)任務(wù)間的消息通信機(jī)制與狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)

在數(shù)碼相框這個(gè)系統(tǒng)中，消息的類型主要有兩類:

一是外部輸入(鍵盤)轉(zhuǎn)化的消息;二是任務(wù)之間相互傳遞的消息。第一類消息不知道消息的接受方，直接交給總控任務(wù)來處理，總控任務(wù)通過查詢狀態(tài)機(jī)獲得各個(gè)任務(wù)目前的運(yùn)行情況后，進(jìn)行內(nèi)部消息的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)任務(wù)，由目標(biāo)任務(wù)來具體處理。目標(biāo)任務(wù)接受到總控任務(wù)傳送過來的內(nèi)部消息之后，查詢自身的狀態(tài)機(jī)，執(zhí)行相應(yīng)的處理。每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)時(shí)間點(diǎn)來查詢新的消息。在音頻解碼任務(wù)中這個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)在解碼數(shù)據(jù)流后填充buffer和播放buffer互換的時(shí)刻。圖片顯示任務(wù)是一個(gè)不斷循環(huán)的顯示過程，利用每次循環(huán)結(jié)束的時(shí)刻查詢新的消息。第二類消息是任務(wù)之間相互傳遞的消息，任務(wù)知道消息的接受方。因此在兩個(gè)需要相互通信的任務(wù)之間直接建立消息郵箱和信號(hào)量進(jìn)行同步和通信。

狀態(tài)機(jī)是記錄任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)的一種工具，對(duì)于數(shù)碼相框這個(gè)系統(tǒng)來說，在不同的運(yùn)行狀況下對(duì)于相同按鍵的處理是不同的，所以必須通過狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)任務(wù)的調(diào)度和處理。本文的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)采取分塊的思想，即一級(jí)一級(jí)從上往下對(duì)消息進(jìn)行處理。上級(jí)的狀態(tài)機(jī)不需要對(duì)消息的內(nèi)容進(jìn)行具體的處理，只要明確傳遞給下面的哪一個(gè)狀態(tài)機(jī)來具體處理。針對(duì)數(shù)碼相框這個(gè)產(chǎn)品，本文設(shè)計(jì)了兩級(jí)狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。一級(jí)是總控任務(wù)的狀態(tài)機(jī)，二級(jí)是各個(gè)應(yīng)用程序的狀態(tài)機(jī)?？偪厝蝿?wù)的狀態(tài)機(jī)，主要用來對(duì)外部消息的轉(zhuǎn)發(fā);應(yīng)用程序的狀態(tài)機(jī)主要處理啟動(dòng)，退出，暫停等具體操作。如圖3所示，總控任務(wù)查詢到有新的消息進(jìn)來后，首先查詢當(dāng)前各個(gè)任務(wù)的運(yùn)行情況，然后判別消息的內(nèi)容，將消息轉(zhuǎn)換成內(nèi)部消息分發(fā)給當(dāng)前任務(wù)或者即將運(yùn)行的任務(wù)。應(yīng)用程序的任務(wù)狀態(tài)機(jī)接受到總控狀態(tài)機(jī)發(fā)送過來的內(nèi)部消息之后，也是查詢自身的狀態(tài)機(jī)，并且檢查消息的正確性，然后根據(jù)自身的運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的操作。具體如圖4所示。

圖3總控任務(wù)的狀態(tài)機(jī)流程

圖4　應(yīng)用程序的狀態(tài)機(jī)流程圖

5.3、數(shù)碼相框系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)過程

系統(tǒng)上電后從flash中執(zhí)行boot.s啟動(dòng)代碼，boot.s的主要作用就是初始化SDRAM，設(shè)置PLL，將保存在flash中的CODE拷貝到SDRAM中。因?yàn)閒lash中的數(shù)據(jù)可以永久保存，不會(huì)因?yàn)榈綦姸?，而SDRAM則不行。

在主函數(shù)main中初始化UCOS-II操作系統(tǒng)，創(chuàng)建總控任務(wù)、視頻解碼任務(wù)、音頻解碼任務(wù)、圖片顯示任務(wù)、GUI界面任務(wù)，同時(shí)創(chuàng)建信號(hào)量和mailbox等系統(tǒng)資源等待應(yīng)用程序調(diào)用，啟動(dòng)UCOS-II操作系統(tǒng)。此后CPU的控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)將CPU的控制權(quán)首先給予優(yōu)先級(jí)最高的總控任務(wù)。

總控任務(wù)運(yùn)行后，驅(qū)動(dòng)所有外接設(shè)備，包括LCD驅(qū)動(dòng)、SPU驅(qū)動(dòng)、GUI驅(qū)動(dòng)、Timer驅(qū)動(dòng)、雙核的驅(qū)動(dòng)，開啟必要的中斷位，隨后總控任務(wù)開始輪詢外部消息，有消息進(jìn)來時(shí)根據(jù)上述描述的狀態(tài)機(jī)，傳遞給其他任務(wù)，運(yùn)行其他任務(wù)，同時(shí)保證每隔5個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍重新輪詢一次消息隊(duì)列，處理新的外部消息，沒有新的消息立即釋放CPU的控制權(quán)，返回正在運(yùn)行的任務(wù)。
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6　結(jié)束語

本文討論了UCOS-II操作系統(tǒng)在ZEVIO1020上的移植過程，闡述了移植過程中的幾個(gè)主要步驟，同時(shí)針對(duì)數(shù)碼相框這個(gè)電子消費(fèi)產(chǎn)品給出了整個(gè)系統(tǒng)任務(wù)的設(shè)計(jì)方法以及如何進(jìn)行任務(wù)間的消息傳遞方案。解決了系統(tǒng)中多任務(wù)之間相互切換和多任務(wù)同時(shí)運(yùn)行的困窘。充分挖掘了UCOS-II操作系統(tǒng)的特性，靈活運(yùn)用了操作系統(tǒng)的資源并且予以實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果顯示，各種任務(wù)模塊可以在預(yù)想的方案中實(shí)現(xiàn)靈活的調(diào)度。

圖5　基于UCOS-II操作系統(tǒng)的數(shù)碼相框?qū)嵨飯D