基于μC/OS-Ⅱ的Flexray线控转向系统的实现

　　MC9S12XF512芯片不仅设有FLASH页面管理寄存器PPage，也有RAM页面管理寄存器RPage、E2PROM页面管理寄存器EPage以及全程寄存器GPage。当时钟节拍中断发生时，芯片会自动把CPU寄存器推入堆栈，但是并不包括上述各寄存器，因此在OS_CPU_A．ASM文件三个函数中，均需要加入将寄存器入栈和出栈的语句。由于篇幅有限，仅以PPage代码为例：

　　寄存器的入栈必须按照GPage，EPage，RPage，PPage的顺序，出栈则相反。

　　2．3 修改OS_CPUC．C文件

　　OS_CPUC．C文件是使用C语言编写与任务调度部分有关的代码，包括任务堆栈初始化函数OSTaskStklnit()和时钟节拍中断服务子程序OSTicklSR()。

　　2．3．1 修改任务堆栈初始化函数0STaskStkInit()

　　由于μC／OS-Ⅱ是利用中断方式来实现任务调度的，因此需要使用函数OSTaskStklnit()来模拟发生一次中断后的堆栈结构，按照中断后的进栈次序预留各个寄存器存储空间，而中断返回地址指向任务代码的起始地址。编写时需要根据芯片的中断后，X，Y，A，B，SP等寄存器入栈顺序来进行代码编写。首先在例程OSTaskStkInit()函数处设置断点，然后单步执行程序，观察X，Y，A，B，SP等寄存器状态是否与程序编写的存储值对应。发现对应于堆栈指针SP值的存储区地址是模拟中断时进栈的存储地址，而其中保存任务程序指针地址的内容是错误的，即不是任务的指针地址，因此每次在需要调用任务执行时都进入了错误的地址进行执行，并没有找到任务的代码。通过单步执行OSTaskStkI-nit()函数，可以发现原程序在存储任务代码指针PC值时，只存储了PC指针的高8位，但后8位未存，导致指针指向错误。因此修改程序为：

　　*--wstk=(INTl6U)((INT32U)task)；

　　2．3．2 修改时钟节拍中断服务子程序OSTickISR()

　　时钟节拍中断服务子程序OSTickISR()负责处理所有与定时相关的工作，如任务的延时、等待操作等。在时钟中断中将查询处于等待状态的任务，判断是否延时结束，否则将重新进行任务调度。可以通过调用OSIntEnter()。OS_SAVE_SP()，OSTimeTick()和OSIntExit()四个函数进行实现。OSintEnter()函数通知μC／OS-Ⅱ进入中断服务子程序，OS_SAVE_SP()函数用来保存堆栈指针，OSTimeTick()函数给要求延时若干时钟节拍的任务延迟计数器减1，当反复运行该程序后，计数器为0时，则表明该任务进入了就绪状态，OSintExit()函数标志时钟节拍中断服务子程序结束。

　　之后最重要的一点，就是要将中断服务子程序OSTickISR()与任务级任务切换函数OSCtxSw()添加到系统中断向量表的相应位置中。这里使用的是实时时钟中断模块(RTI)来实现时钟中断的产生，因此要将OSTickISR()连接到向量表RTI位置。OSCtxSw()函数是利用软中断来实现任务的切换功能的，因此软中断服务子程序的向量地址必须指向OSCtxSw()。

　　在进行上述程序编写后，下载代码到硬件中，μC／OS-Ⅱ就可以在本系统上实现运行了。

　　3 通信程序设计

　　利用任务形式来解决POC状态的检测问题，不仅可以提高程序效率以及避免死循环现象，同时，还可以建立通信故障检测报警任务，在不同的通信状态下，对驾驶员提供故障信息，方便处理。

　　线控转向程序结构包括系统初始化、通信控制、数据采集和控制算法四大部分。这里只对其中的系统初始化及通信控制部分进行了设计。

　　3．1 系统初始化

　　在主程序main()中，首先对MC9S12XF512芯片进行初始化，包括：时钟初始化、I／O口初始化、A／D模块初始化、PWM模块初始化以及FlexRay协议配置初始化。之后，调用OSInit()函数对μC／OS-Ⅱ操作系统进行初始化。接着创建三个任务，按照优先级顺序9、1l、13，分别为FlexRay通信启动任务、数据接收发送任务和故障检测报警任务，由这三个任务实现线控转向系统的通信部分功能，其他部分功能可通过创建其他任务进行扩展。最后调用OSStart()启动内核运行，让任务在操作系统的管理与调度下运行。

　　3．2通信任务设计

　　以Freescale公司开发的针对该芯片的FlexRay通讯传输层和表示层的驱动程序为基础，进行应用层的程序设计，即编写通信任务程序，完成协议的运行过程。

　　3．2．1 FlexRay通信启动任务

　　按照上文介绍的FlexRay协议中定义的协议运行过程，当对FlexRay通信进行初始配置后，协议将进入就绪状态，之后发送启动节点命令等待协议状态由启动状态变为正常主动状态；在正常主动状态中，首先发送关键帧启动网络中的其他节点，发送完成后进入到节点唤醒状态，然后开启FlexRay通信的各种中断，包括：传输中断、接收中断、存储区中断以及定时器中断等，最后挂起任务等待检测到通信故障时进行唤醒；协议正常被动状态是在通信出现故障时，重新配置协议，进行协议的重启。需要注意的是用户必须在多任务系统启动以后再开启时钟节拍器，也就是在调用Osatart()之后，由任务优先级最高的那个任务开启RTI中断，否则系统容易死锁。程序流程图如图2所示。

　　3．2．2 数据接收发送任务

　　FlexRay数据的接收发送是通过中断服务程序进行的，因此在该任务中，只需判断POC状态是否进入正常主动状态，如果是则使用全局变量对接收函数Fr_receive_da()和发送函数Fr_transmit_data()的消息缓冲区进行数据的读取和更新。

　　3．2．3 故障检测任务

　　在通信过程中，当其他节点因故障重启或是通信线路中断时，可以利用故障检测任务检查POC状态，当协议运行在正常被动状态时，则判断为通信线路出现故障，将故障LED指示灯设定为闪烁状态；当协议运行在暂停状态时，则判断为节点控制器故障，故障LED指示灯设定为常亮状态，并对FlexRay通信启动任务进行解挂，重新对协议进行配置，待故障解决，系统可以自动启动节点运行。程序流程图如图3所示。