基于LPC2119和μC/OSII 的CAN中繼器設(shè)計

2.3 系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)

嵌入式CAN中繼器主要實現(xiàn)兩路CAN總線數(shù)據(jù)之間相互轉(zhuǎn)發(fā)，并且可以根據(jù)實際需要，改變某一路CAN控制器的波特率。采用μC/OSII實時操作系統(tǒng)，整個設(shè)計由操作系統(tǒng)和一系列用戶應(yīng)用程序構(gòu)成。

主函數(shù)是程序首先執(zhí)行的一個函數(shù)。該函數(shù)永遠(yuǎn)不會返回，主要實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件和操作系統(tǒng)的初始化。硬件包括中斷、鍵盤、顯示等初始化;操作系統(tǒng)包括任務(wù)控制快和事件控制快的初始化，而且在啟動多任務(wù)調(diào)度之前，必須至少創(chuàng)建一個任務(wù)。在此系統(tǒng)中創(chuàng)建了一個啟動任務(wù)，主要負(fù)責(zé)時鐘的初始化和啟動，中斷的啟動，CAN控制器的初始化及啟動及任務(wù)的劃分等。在交出CPU的使用權(quán)之后，只做一些空閑處理。

(1) 任務(wù)的劃分

要完成實時多任務(wù)的各種功能，必須對任務(wù)進(jìn)行劃分。本程序根據(jù)各個任務(wù)的重要性和實時性，把程序分成六個具有不同優(yōu)先級的任務(wù)，包括系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、鍵盤輸入、LED顯示、接收隊列監(jiān)視和波特率設(shè)置。表1為任務(wù)劃分表。

除了6個主要應(yīng)用任務(wù)之外，還有兩個中斷服務(wù)子程序：一個時鐘節(jié)拍中斷，用于提供周期性信號源;一個CAN接收中斷，用于把接收數(shù)據(jù)寫入環(huán)形緩沖區(qū)。

(2) 任務(wù)的同步與調(diào)度

通常多任務(wù)操作系統(tǒng)的任務(wù)不同于一般的函數(shù)，它是一個無限循環(huán)，而且沒有返回值。如果沒有更高優(yōu)先級的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，當(dāng)前任務(wù)是不會放棄對CPU的使用權(quán)的。為了實現(xiàn)操作系統(tǒng)的正常運(yùn)行和有關(guān)事件的同步，必須正確處理任務(wù)間的通信和事件標(biāo)志的設(shè)置。整個系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

各個任務(wù)具有不同的優(yōu)先級，通過調(diào)用系統(tǒng)掛起函數(shù)或延時函數(shù)，可以啟動具有更高優(yōu)先級的進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)。在嵌入式CAN中繼器的設(shè)計中，通過對延時參數(shù)的設(shè)置，系統(tǒng)每隔一定的時鐘節(jié)拍，就啟動接收隊列監(jiān)視任務(wù)，定期掃描環(huán)形緩沖區(qū)。一旦發(fā)現(xiàn)讀指針與寫指針不相等時，就將環(huán)形緩沖區(qū)中新接收到的數(shù)據(jù)存入TEMPBUF中，同時發(fā)送信號量SendSem。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)接收到信號量，啟動運(yùn)行，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)如下：void CANDATA_ExchangeTask(void *pdata)

{

#if OS_CRITICAL_METHOD == 3/* 給CPU狀態(tài)寄存器分配存儲器*/

OS_CPU_SRcpu_sr;

#endif

INT8U err;

pdata=pdata;/*避免編譯器警告*/

for(;;) {

OSSemPend (SendSem,0,err);/*等待發(fā)送信號量，若無信號則將本函數(shù)掛起，并啟動其他任務(wù)，如系統(tǒng)監(jiān)控或鍵盤輸入或LED顯示等*/

if (CANNUM == CAN1) {/*判斷是哪一路總線接收到數(shù)據(jù)，如是CAN1，則向CAN2發(fā)送數(shù)據(jù)*/

ToSendData (TEMPBUF,FORTXBUF );/*將存放在TEMPBUF中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可用于發(fā)送的數(shù)據(jù)格式，存放在FORTXBUF中*/

CanSendData (CAN2,0x00,FORTXBUF);/*向另一路總線發(fā)送數(shù)據(jù)*/

}

else {

ToSendData (TEMPBUF,FORTXBUF );

CanSendData (CAN1,0x00,TXBUF);

}

}

}同樣，其他模塊功能——波特率的設(shè)置、系統(tǒng)的監(jiān)控、信息的顯示等，也是通過任務(wù)間的通信—信號量的傳遞來實現(xiàn)的，以此來保證時間與任務(wù)的同步。

結(jié)語

μC/OSII實時操作系統(tǒng)在嵌入式硬件平臺的基礎(chǔ)上，用μC/OSII實時操作系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用程序有其獨到之處，用戶可以直接利用系統(tǒng)的接口函數(shù)編寫自己的應(yīng)用程序，不需另行開發(fā)，大大方便了用戶編程，縮短了軟件的開發(fā)周期，提高了開發(fā)效率。基于μC/OSII和LPC2119的CAN中繼器，在實驗調(diào)試過程中，運(yùn)行狀況良好，工作穩(wěn)定。