基于μc/OS-II的多傳感器測控系統(tǒng)研究

3 軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)任務(wù)分配

為了充分發(fā)揮操作系統(tǒng)在任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、任務(wù)通信、時間管理和內(nèi)存管理等方面的優(yōu)勢,首先必須根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能,合理的劃分任務(wù)和分配任務(wù)的優(yōu)先級。按溫濕度測控系統(tǒng)所要求實(shí)現(xiàn)的功能,將整個系統(tǒng)劃分為并行存在的任務(wù)層和中斷程序。μC/OS-II嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)中的任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖2所示。

圖2 μC/OS-II任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖

多任務(wù)系統(tǒng)在運(yùn)行時每個任務(wù)好像獨(dú)立占用CPU一樣,因此系統(tǒng)必須為每個任務(wù)開辟一塊內(nèi)存空間作為該任務(wù)的任務(wù)堆棧。該堆棧的作用是保存任務(wù)被切換前時CPU各寄存器的值以及系統(tǒng)堆棧的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行任務(wù)切換時需要完成工作的主要步驟如下：①將當(dāng)前任務(wù)CPU所有的寄存器壓棧；②將CPU系統(tǒng)堆棧的數(shù)據(jù)全部拷貝到當(dāng)前任務(wù)的任務(wù)堆棧中；③ 得到下一個處于運(yùn)行態(tài)優(yōu)先級最高的任務(wù)的任務(wù)堆棧的指針；④ 恢復(fù)下一個任務(wù)的CPU寄存器的值；⑤ 恢復(fù)下一個任務(wù)的系統(tǒng)堆棧中的數(shù)據(jù)；⑥ 通過中斷返回指令或函數(shù)返回指令,間接修改PC寄存器的值來進(jìn)行任務(wù)切換。在為μC/OS-II編寫任務(wù)切換代碼時需要注意的是：μC/OS-II在每次發(fā)生中斷后都會產(chǎn)生任務(wù)調(diào)度,但在中斷結(jié)束后進(jìn)行的任務(wù)切換,不能調(diào)用普通任務(wù)切換函數(shù),這是因?yàn)樵谥袛噙^程中往往伴隨將CPU的狀態(tài)寄存器壓棧操作。

任務(wù)切換方法：凌陽SPACE061A單片機(jī)有R1-R5 五個通用寄存器,還有1個SR（CPU狀態(tài)寄存器）,再加上PC,總共有7個CPU內(nèi)部寄存器在任務(wù)切換時需要保存。μC/OS-II系統(tǒng)調(diào)用OSCtxSw( )來實(shí)現(xiàn)任務(wù)的切換。系統(tǒng)中并行存在的幾個任務(wù)按優(yōu)先級從高到低依次是：系統(tǒng)監(jiān)視任務(wù)、數(shù)據(jù)采集任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù)、數(shù)據(jù)輸出任務(wù)、顯示任務(wù)。在實(shí)際系統(tǒng)中,每個任務(wù)都是無限循環(huán)的,分別實(shí)現(xiàn)某一特定的功能,由μC/OS-II內(nèi)核來進(jìn)行調(diào)度。系統(tǒng)監(jiān)視任務(wù)主要完成系統(tǒng)可靠性的監(jiān)管；數(shù)據(jù)采集任務(wù)主要完成溫度濕度氧濃度的檢測和A/D轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)處理任務(wù)主要完成采集數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)據(jù)的比較判定；數(shù)據(jù)輸出任務(wù)主要完成數(shù)據(jù)輸出給LCD、通過RS232傳輸給主機(jī)、以及輸出控制信號給繼電器電路,完成通風(fēng)、加熱、加濕等功能；顯示任務(wù)主要完成溫度濕度氧濃度參數(shù)的顯示。系統(tǒng)主程序任務(wù)流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主程序任務(wù)流程圖