第三章 系统开发环境与技术 3.1 系统的开发环境 考虑到系统的性能、成本、可靠性等因素，系统的主控芯片选用了台湾Syncmos公司生产的以80C52为内核的8位微控制器SM5964。它具有丰富的片内资源，只需添加少量的外围器件即可满足系统设计的需要。根据上一章中阐述的嵌入式操作系统的选取原则，软件开发平台选用了源代码公开的RTOS ---μC/OS-II。下面对其详细介绍。 3.1.1 SM5964概述 SM5964 微控制器是系统的核心器件，它是80C52 微控制器家族的派生产品，其硬件特征和强大的指令系统使它成为一种性能价格比高的控制器。除具有通用80C52优点之外，其特点如下： 集成度高：它具有丰富的片内资源，包括3个16位定时器、1个看门狗定时器、全双工串口通道等，其PDIP 封装具有32个I/O口而PLCC/QFP封装则具有多达36个I/O口。 存储量大：它内置了64 KB Flash ROM和1 KB RAM。 ISP特性：它具有在系统可编程(ISP)功能，可以通过串口或者并口利用ISP功能实现系统的程序在线修改或升级。片内有多达4KB的存储空间供ISP编程之用。 PWM特性：片上有5路PWM通道可供用户使用。 另外它的主频可以高达40MHz，SM5964处理器的模块图如图3-1所示：
图3-1 SM5964模块图 3.1.2 嵌入式操作系统----μC/OS-II 在进行嵌入式系统设计时，选择适合自己的实时操作系统是至关重要的，我结合具体的应用，考虑开发成本等因素，根据嵌入式操作系统的选取原则并基于μC/OS-II的许多特点，选用了源代码公开的实时操作系统μC/OS-II。 3.1.2.1 μC/OS-II的主要特点 它是由Labrosse先生编写的一个开放式内核，主要特点如下： 公开源代码：源代码全部公开，这样使系统变得透明，很容易就能把操作系统移植的各个不同的硬件平台上，并可根据需要进行扩充。 可移植性：μC/OS-II绝大部分源码是用ANSI C写的，可移植性（Portable）较强。它可以在绝大多数8位、16位、32位甚至64位微处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）上运行。 可固化：μC/OS-II是为嵌入式应用而设计的，可以嵌入到开发者的产品中成为产品的一部分。 可裁减：可以根据具体的应用，对内核进行裁减，其内核最小可达到2KB。 占先式：μC/OS-II完全是占先式（Preemptive）的实时内核，总是运行在就绪条件下优先级最高的任务。大多数商业内核也是占先式的，μC/OS-II在性能上与它们类似。 多任务：μC/OS-II可以管理64个任务，系统本身保留8个，应用程序最多可以有56个任务，赋予每个任务的优先级必须不同。 可确定性：全部μC/OS-II的函数调用与服务的执行时间具有其可确定性。μC/OS-II的系统服务的执行时间不依赖于应用程序任务的多少。 任务栈：每个任务有自己单独的栈，μC/OS-II允许每个任务有不同的栈空间，以便压低应用程序对RAM的需求。使用μC/OS-II的栈空间校验函数，可以确定每个任务到底需要多少栈空间。 系统服务：μC/OS-II提供很多系统服务，例如邮箱、消息队列、信号量、块大小固定的内存的申请和释放、时间相关函数等。 中断管理：中断可以使正在执行的任务暂时挂起，如果优先级更高的任务被该中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套全部退出后立即执行，中断嵌套层数可达255层。 稳定性与可靠性：μC/OS-II自1992年以来已经有很多成功的商业应用，其稳定性和可靠性都有很好的保证。 3.1.2.2 μC/OS-II 硬件和软件体系结构 μC/OS-II的内核是占先式（Preemptive）内核，即总是让就绪态的高优先级的任务先运行，中断服务程序可以抢占CPU，当中断服务程序完成时，内核让此时优先级最高的任务运行。这样使系统的响应时间得到最优化，而且是可知的。它完成了任务管理、任务间的通信和同步、内存管理、时间管理和中断管理。其硬件和软件体系结构如图3-2所示 图3-2 1).任务的管理 它包括任务的创建、删除、挂起和恢复等。在嵌入式系统中每个任务是一个无限的循环，它看起来像其他C的函数一样，有函数返回类型，有形式参数变量，但是任务是绝不会返回的，故返回参数必须定义为Void。格式如下： void Task1(void *ppdata) { for(；；) { /* 用户代码*/ /*调用μC/OS-II的某种系统服务*/ } } 任务的创建函数如下： INT8U OSTaskCreate(void (*task)(void *pd),void *ppdata, OS_STK *ptos, INT8U prio)； 其中:task是任务代码的指针；ppdata是当任务开始执行时传递给任务的参数指针；ptos是分配给任务的堆栈的栈顶指针；prio是分配给任务的优先级。 任务删除函数为：INT8U OSTaskDel(INT8U prio)。 任务挂起函数为：INT8U OSTaskSuspend (INT8U prio)。 任务恢复函数为：INT8U OSTaskResume (INT8U prio)。 系统中每个任务有挂起、就绪、运行及休眠等状态，各状态之间的转换
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