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基于实时操作系统μc/os-ii的智能窗系统的设计

作者:时间:2011-12-29来源:网络收藏

随着电子技术的发展和人民生活水平的不断提高,窗已经越来越多地被用到了现代化建筑中,他提供住户一个安全、方便的环境。据统计,在未来的几年内,安装窗的用户将不断增加。本文讨论了一种操作μC/OS-II的智能窗方法。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/149927.htm

1 硬件

功能如下:手动按钮开关窗户;红外遥控窗户的开关;雨天能够自动把窗户关闭;检测到可燃气体自动把窗户打开;遇有盗情,会发出刺耳的报警声,把窗户关闭,并发送一条短消息给住户。CPU的选择是嵌入式系统开发的关键所在。本系统的CPU采用了ATMEL公司生产的AT89S51单片机。主要以下几点考虑;相比其他CPU价格便宜;经过扩展后可以移植μC/OS-II;51单片机在国内研究的较早,技术成熟。系统还包括电源、存储、按键、煤气、湿度、盗情、电机等基本模块。系统架构如图1所示。

2 系统软件

2.1 μc/os—II的移植

μC/OS-II是一个可移植(portable)、可固化的(rom-able)和占先式的(preempTIve)内核,最多可以管理64个任务。μC/OS-II的源代码公开,绝大部分代码使用标准的ANSIC书写,所以可以方便地移植到很多不同种类的处理器或控制器上。μC/OS-II中的任务包括休眠态、就绪态、运行态、挂起态和被中断态5种状态。所谓移植就是编写与处理器相关的代码,分别是头文件OS_CPU.H、汇编文件OS_CPU_A.ASM和C语言源文件OS_CPU_C.C。

①在OS_CPU.H中定义相关的宏,声明LM3S615能够识别的数据类型和堆栈增长方向。

②在OS_CPU_C. C中定义6个函数:OSTaskStklnit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskStatHook()、OSTimeTickHook()。

③在0S_CPU_A.ASM中修改以下5个汇编函数:OS ENTER_CRITICAL()、0S_EXIT_CRITICAL()、OS_StartHighRdy、OSCtxSw、OSIntCtxSw。

④在主头文件INCLUDES.H中增加OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和0S_CPU_A.ASM。

⑤在配置文件OS_CFG.H中定义最大事件数、最多内存分块数、最多消息队列数、最多任务数、最低任务优先级、是否允许信号量使能、是否允许邮箱使能、是否允许消息队列使能、时钟节拍数以及其他的一些配置。通过修改这些设置,可对μC/OS—II进行裁减,使之适应本系统的具体需要。

2.2 μC/OS—II下多任务机制的实现

根据系统的功能模块,可将整个系统划分为几个并行存在的任务来运行,各个任务完成相对独立的功能。μC/OS—II是占先式,对任务的调度是按优先权的高低进行的,优先权的设置按照整个系统运行的时序来确定,对系统安全运行较重要和对性要求较严格的任务设成较高的优先级。各任务优先级由高到低依次为:煤气处理任务、盗情处理任务、下雨处理任务、大风处理任务、红外遥控任务、电机开窗任务、电机关窗任务、短信任务。在系统运行过程中,各任务的优先级固定不变。CPU对大多数事件的处理都放在任务中完成,而各个任务由对应的信号量激活。信号量可以由任务或外部中断来发送。

(1)任务建立和资源分配
在起始任务中建立了一系列信号量来协调各个任务的执行,各信号量的作用如表2所示。

(2)主要任务描述  首先建立一个主函数(main函数),在主函数中调用OSInit()函数初始化μC/OS-II,然后建立第一个任务(起始任务),最后调用OSStart()函数启动多任务。当然,在建立主函数之前必须定义各个任务的堆栈,系统的全局变量和相关宏。主函数的程序清单如下:

起始任务(StartTask) 是系统建立的第一个任务,他主要有3个功能:完成对定时器、外中断0和串行口的初始化;建立系统所要用到的信号量;建立系统的其他任务。

起始任务部分程序清单如下:

电机开窗任务(openwintask) 在电机开窗任务中首先等待信号量sem_open.该信号量是由煤气处理任务、红外遥控处理任务和手动开窗任务发送的。如果其他任务发送了该信号量,程序就设置电机转动方向,并控制p3.4送出电机转动脉冲,直到窗户被打开。

电机关窗任务(closewintask) 该任务必须在信号量sem open有效时才会被激活。信号量sere_open有下雨处理任务、红外遥控处理任务和手动关窗任务发送。

短信任务则要得到盗情处理任务发出的信号量sam_dq时被激活。系统采用门磁传感器作为人室盗窃报警信号发生器。当窗户被打开时,门磁的开关状态发生变化,信号被发送到微处理器。微处理器检测到信号输入、控制GPRS模块发送中文报警信息给户主手机,户主可根据短信及时报警,避免造成更大的损失。

3 小 结

完成了32位ARM微处理器LM3S615和嵌入式实时μc/os—II的嵌入式智能窗的设计开发,并为嵌入式系统开发提供了一种解决方案。μc/os—II作为一个优秀的RTOS已经被成功移植到多种体系结构的微处理器上。将其移植到ARM平台上能够更深刻地理解RTOS的构造,加快应用和开发。把μC/OS—II引入到智能窗控制系统的软件设计中,使软件的开发更具层次性,开发效率更高,系统的稳定性、可靠性、实时性更强,也更容易扩展。

linux操作系统文章专题:linux操作系统详解(linux不再难懂)


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