本課程設計是使用我們學習過的嵌入式系統(tǒng)的有關知識，在 ARM9 嵌入式硬件開發(fā)平臺和μC/OS-II 的軟件開發(fā)框架下，實現(xiàn)一個還有 AD 轉(zhuǎn)換，按鍵，LCD等硬件功能的實時多任務的簡單貪吃蛇的設計。文中首先μC/OSII 系統(tǒng)和 ARM9進行了介紹，然后對設計要求進行分析，給出了系統(tǒng)總體上設計，并對各個功能模塊進行了介紹，緊接著給出了 系統(tǒng)軟件設計，最后介紹了系統(tǒng)的調(diào)試方法和測試結(jié)果。

　　1、μC /OS-II 操作系統(tǒng) μC/OS-II 是一種可移植的，可植入 ROM 的，可裁剪的，搶占式的，實時多任務操作系統(tǒng)內(nèi)核。它被廣泛應用于微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器。uC/OS-II 只是一個實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，它僅僅包含了任務調(diào)度，任務管理，時間管理，內(nèi)存管理和任務間的通信和同步等基本功能。沒有提供輸入輸出管理，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡等額外的服務。但由于 uC/OS-II 良好的可擴展性和源碼開放，這些非必須的功能完全可以由用戶自己根據(jù)需要分別實現(xiàn)。 uC/OS-II 目標是實現(xiàn)一個基于優(yōu)先級調(diào)度的搶占式的實時內(nèi)核，并在這個內(nèi)核之上提供最基本的系統(tǒng)服務，如信號量，郵箱，消息隊列，內(nèi)存管理，中斷管理等

　　μC/OS-II 是專門為計算機的嵌入式應用設計的， 絕大部分代碼是用 C 語言編寫的。 CPU 硬件相關部分是用匯編語言編寫的、總量約 200 行的匯編語言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的 CPU 上。

　　μC /OS-II 中最多可以支持 64 個任務，分別對應優(yōu)先級 0～63，其中 0 為最高優(yōu)先級。63 為最低級，系統(tǒng)保留了 4 個最高優(yōu)先級的任務和 4 個最低優(yōu)先級的任務，所有用戶可以使用的任務數(shù)有 56 個，每個任務都有不同的優(yōu)先級，用戶在創(chuàng)建任務的時候定義該任務的優(yōu)先級。μC/OS 操作系統(tǒng)中每個任務可以有 5 種狀態(tài)：休眠態(tài)、就緒態(tài)、運行態(tài)、等待或掛起狀態(tài)、中斷態(tài)，在任一個時候，任務的狀態(tài)一定是這 5 種狀態(tài)之一。任務在等待消息、郵箱或者信號量等事件的到來的時候會進入掛起狀態(tài)，當任務接到消息以后，則處于就緒狀態(tài)。

　　uC/OS-II 的時間管理是通過定時中斷來實現(xiàn)的，該定時中斷一般為 10毫秒或 100 毫秒發(fā)生一次，時間頻率取決于用戶對硬件系統(tǒng)的定時器編程來實現(xiàn)。中斷發(fā)生的時間間隔是固定不變的，該中斷也成為一個時鐘節(jié)拍。

　　uC/OS-II 要求用戶在定時中斷的服務程序中，調(diào)用系統(tǒng)提供的與時鐘節(jié)拍相關的系統(tǒng)函數(shù)，例如中斷級的任務切換函數(shù)，系統(tǒng)時間函數(shù)。在 ANSI C 中是使用 malloc 和 free 兩個函數(shù)來動態(tài)分配和釋放內(nèi)存。但在嵌入式實時系統(tǒng)中，多次這樣的操作會導致內(nèi)存碎片，且由于內(nèi)存管理算法的原因，malloc 和 free 的執(zhí)行時間也是不確定。

　　uC/OS-II 中把連續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)管理。每個分區(qū)中包含整數(shù)個大小相同的內(nèi)存塊，但不同分區(qū)之間的內(nèi)存塊大小可以不同。用戶需要動態(tài)分配內(nèi)存時，系統(tǒng)選擇一個適當?shù)姆謪^(qū)，按塊來分配內(nèi)存。釋放內(nèi)存時將該塊放回它以前所屬的分區(qū)，這樣能有效解決碎片問題，同時執(zhí)行時間也是固定的。

　　對一個多任務的操作系統(tǒng)來說，任務間的通信和同步是必不可少的。uC/OS-II 中提供了 4 種同步對象，分別是信號量，郵箱，消息隊列和事件。所有這些同步對象都有創(chuàng)建，等待，發(fā)送，查詢的接口用于實現(xiàn)進程間的通信和同步。uC/OS-II 采用的是可剝奪型實時多任務內(nèi)核。可剝奪型的實時內(nèi)核在任何時候都運行就緒了的最高優(yōu)先級的任務。 uC/os-II 的任務調(diào)度是完全基于任務優(yōu)先級的搶占式調(diào)度，也就是最高優(yōu)先級的任務一旦處于就緒狀態(tài)，則立即搶占正在運行的低優(yōu)先級任務的處理器資源。為了簡化系統(tǒng)設計，uC/OS-II 規(guī)定所有任務的優(yōu)先級不同，因為任務的優(yōu)先級也同時唯一標志了該任務本身。

　　隨著信息化技術的發(fā)展和數(shù)字化產(chǎn)品的普及，以計算機技術、芯片技術和軟件技術為核心的嵌入式系統(tǒng)再度成為當前研究和應用的熱點。