基于以太網(wǎng)和CAN總線的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2012-11-21 來源：網(wǎng)絡(luò)

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3 軟件架構(gòu)
軟件由主控機(jī)人機(jī)接口界面、上位機(jī)軟件、設(shè)備節(jié)點(diǎn)軟件組成。上位機(jī)軟件包括嵌入式TCP／IP協(xié)議簇、以太網(wǎng)收發(fā)軟件包、CAN收發(fā)軟件包等，設(shè)備節(jié)點(diǎn)軟件包括CAN模塊、數(shù)據(jù)采集分析模塊等組成。
3．1 移植μC／OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的方法
上位機(jī)既要和主控機(jī)通信，又要負(fù)責(zé)管理下屬的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，負(fù)載較大。移植μC／OSⅡ操作系統(tǒng)可以使上位機(jī)具有多任務(wù)運(yùn)行的功能。 μC／OS-Ⅱ是一個(gè)完整的，可移植、固化、裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。它包含了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、時(shí)間管理、內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信和同步等基本功能。μC／OS-Ⅱ采用的是可剝奪型實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，可剝奪型的實(shí)時(shí)內(nèi)核在任何時(shí)候都運(yùn)行就緒了的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。
在ARM下移植μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)主要是修改μC／OS-Ⅱ中一部分與CPU相關(guān)的匯編代碼，這里主要是任務(wù)上下文的切換代碼。
任務(wù)切換發(fā)生在任務(wù)調(diào)度的時(shí)候，μC／OS-Ⅱ下任務(wù)調(diào)度的時(shí)機(jī)主要有以下幾種情況：1)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)因?yàn)樾枰撤N臨界資源，主動(dòng)請(qǐng)求掛起，讓出處理器，此時(shí)將調(diào)度就緒狀態(tài)的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)并執(zhí)行。2)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)因?yàn)闀r(shí)鐘節(jié)拍到來，在時(shí)鐘中斷的處理程序中，內(nèi)核發(fā)現(xiàn)更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒，獲得了執(zhí)行條件，則在中斷后直接切換到更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行。
任務(wù)切換就是保存前一個(gè)任務(wù)的基本信息，同時(shí)讀取新任務(wù)在上一次被切換時(shí)保存的這些信息。調(diào)度器將前一任務(wù)的上述信息保存在該任務(wù)的?？臻g中，其目的是為了下次運(yùn)行時(shí)能夠恢復(fù)到被切換時(shí)的狀態(tài)，調(diào)度器將從該任務(wù)的?？臻g中讀取上述信息，從而從該任務(wù)上次被中斷的位置繼續(xù)執(zhí)行，其基本過程如下：
1)將當(dāng)前任務(wù)的PC位置、通用寄存器數(shù)據(jù)、CPU狀態(tài)入棧。
2)將全局變量OSPrioCur(當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級(jí)變量)的值修改為全局變量OSPrioHighRdy(最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)優(yōu)先級(jí))的值，即把最高就緒任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)置為新的當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級(jí)。
3)將原任務(wù)TCB的第一個(gè)成員(指向棧頂?shù)闹羔?OSTCB-StkPtr)的值修改為當(dāng)前SP寄存器的值，以便再次返回。
4)獲取最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)控制塊中第一個(gè)成員(指向堆棧棧頂指針*OSTCBStkPtr)的值并將其保存到SP寄存器中。
5)將OSTCBCur的值修改為新就緒最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的任務(wù)控制塊地址。
6)將新任務(wù)的PC地址、通用寄存器數(shù)據(jù)、CPU狀態(tài)出棧，開始執(zhí)行新的任務(wù)。
因?yàn)槿蝿?wù)切換是將當(dāng)前任務(wù)的基本信息保存起來(入任務(wù)棧)，并加載新任務(wù)的基本信息(出棧)，而這些信息很大一部分都被存儲(chǔ)在CPU的寄存器中，因此根據(jù)處理器的不同，此函數(shù)在實(shí)現(xiàn)上略有差異，一般都采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。
3．2 編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要包括以太網(wǎng)和CAN軟件包，以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)主要是初始化LPC2478內(nèi)部以太網(wǎng)模塊的一些重要的寄存器如MAC配置寄存器、MAC地址寄存器、命令寄存器、狀態(tài)寄存器、中斷狀態(tài)寄存器等等。以太網(wǎng)模塊內(nèi)部采用DMA方式讀取數(shù)據(jù)，分別使用接收、發(fā)送描述符數(shù)組來表示接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。以太網(wǎng)模塊發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的流程如圖2所示。

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