1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　智能窗所要完成的功能如下：自動(dòng)智能防盜并能短信通知戶主，監(jiān)控煤氣泄漏，自動(dòng)防風(fēng)，自動(dòng)防雨，智能遙控開關(guān)窗門。CPU的選擇是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵所在。本文選用LuminaryMicro(流明諾瑞)公司生產(chǎn)的Stellaris(群星)系列微控制器LM3S615，并以該芯片為核心搭建系統(tǒng)硬件平臺(tái)。LM3S615是Luminary公司首款基于ARMCrotex—M3內(nèi)核的微控制器，具有高性能的32位運(yùn)算能力和低延遲的中斷響應(yīng)，在汽車電子和工控領(lǐng)域有出色的表現(xiàn)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

　　2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　2．1μC／OS—II的移植

　　μC／OS—II是一種源碼開放、移植性好、可裁減、搶占式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核。其中大部分代碼是用ANSIC語(yǔ)言編寫的，只有極少部分與處理器密切相關(guān)的代碼需用匯編完成?；?mu;c／os—II嵌入式操作系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包括應(yīng)用軟件程序、與應(yīng)用軟件相關(guān)的代碼、與處理器無(wú)關(guān)的代碼以及與處理器相關(guān)的代碼。所謂移植就是編寫與處理器相關(guān)的代碼，分別是頭文件OS_CPU．H、匯編文件OS_CPU_A．ASM和C語(yǔ)言源文件OS_CPU_C．C。

①在OS_CPU．H中定義相關(guān)的宏，聲明LM3S615能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)類型和堆棧增長(zhǎng)方向。

　?、谠贠S_CPU_C.C中定義6個(gè)函數(shù)：OSTaskStklnit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskStatHook()、OSTimeTickHook()。

　?、墼?S_CPU_A．ASM中修改以下5個(gè)匯編函數(shù)：OSENTER_CRITICAL()、0S_EXIT_CRITICAL()、OS_StartHighRdy、OSCtxSw、OSIntCtxSw。

　?、茉谥黝^文件INCLUDES．H中增加OS_CPU．H、OS_CPU_C．C和0S_CPU_A．ASM。

　?、菰谂渲梦募﨩S_CFG．H中定義最大事件數(shù)、最多內(nèi)存分塊數(shù)、最多消息隊(duì)列數(shù)、最多任務(wù)數(shù)、最低任務(wù)優(yōu)先級(jí)、是否允許信號(hào)量使能、是否允許郵箱使能、是否允許消息隊(duì)列使能、時(shí)鐘節(jié)拍數(shù)以及其他的一些配置。通過(guò)修改這些設(shè)置，可對(duì)μC／OS—II進(jìn)行裁減，使之適應(yīng)本系統(tǒng)的具體需要。

　　2．2μC／OS—II下多任務(wù)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)系統(tǒng)的功能模塊，可將整個(gè)系統(tǒng)劃分為幾個(gè)并行存在的任務(wù)來(lái)運(yùn)行，各個(gè)任務(wù)完成相對(duì)獨(dú)立的功能。μC／OS—II是占先式操作系統(tǒng)，對(duì)任務(wù)的調(diào)度是按優(yōu)先權(quán)的高低進(jìn)行的，優(yōu)先權(quán)的設(shè)置按照整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)序來(lái)確定，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行較重要和對(duì)實(shí)時(shí)性要求較嚴(yán)格的任務(wù)設(shè)成較高的優(yōu)先級(jí)。各任務(wù)優(yōu)先級(jí)由高到低依次為：煤氣處理任務(wù)、盜情處理任務(wù)、下雨處理任務(wù)、大風(fēng)處理任務(wù)、紅外遙控任務(wù)、電機(jī)開窗任務(wù)、電機(jī)關(guān)窗任務(wù)、短信任務(wù)。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各任務(wù)的優(yōu)先級(jí)固定不變。CPU對(duì)大多數(shù)事件的處理都放在任務(wù)中完成，而各個(gè)任務(wù)由對(duì)應(yīng)的信號(hào)量激活。信號(hào)量可以由任務(wù)或外部中斷來(lái)發(fā)送。

　　(1)任務(wù)建立和資源分配

　　μC／OS—II是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，所以把系統(tǒng)軟件分割成多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)負(fù)責(zé)完成相應(yīng)的處理工作，系統(tǒng)功能由多個(gè)任務(wù)協(xié)作完成。本系統(tǒng)的任務(wù)分配如表1所列。

(2)主要任務(wù)描述首先建立一個(gè)main()函數(shù)，在主函數(shù)中調(diào)用OS-Init()函數(shù)初始化μC／OS-II，然后建立第一個(gè)任務(wù)(起始任務(wù))，最后調(diào)用OS-Start()函數(shù)啟動(dòng)多任務(wù)。在建立主函數(shù)之前必須定義各個(gè)任務(wù)的堆棧、系統(tǒng)的全局變量和相關(guān)宏。主函數(shù)的程序清單如下：

起始任務(wù)是系統(tǒng)建立的第一個(gè)任務(wù)，主要有3個(gè)功能：完成對(duì)目標(biāo)板的初始化(主要是定時(shí)器、外部中斷和串行口的初始化)，建立系統(tǒng)所要用到的信號(hào)量，建立系統(tǒng)的其他任務(wù)。起始任務(wù)部分程序清單如下：

在電機(jī)開窗任務(wù)中首先等待信號(hào)量sem_open。該信號(hào)量是由煤氣處理任務(wù)、紅外遙控處理任務(wù)發(fā)送的。如果電機(jī)開窗任務(wù)得到該信號(hào)量，程序就設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并控制PWM送出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖，直到窗戶被打開。