基于A(yíng)RM7支持觸摸屏和實(shí)時(shí)操作系統的開(kāi)發(fā)與應用

　　摘要：本文介紹了μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統和μC/GUI在ARM7處理器上的移植方法，以及如何利用嵌入式操作系統進(jìn)行應用程序的開(kāi)發(fā)和管理各種任務(wù)。重點(diǎn)討論了μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統的移植方法和μC/GUI的移植技術(shù)，并提供了一種簡(jiǎn)單有效的去除觸摸屏抖動(dòng)的方法;最后通過(guò)應用實(shí)例對任務(wù)的劃分和界面的操作進(jìn)行了說(shuō)明。

　　關(guān)鍵詞：觸摸屏;μC/GUI;μC/OS-II;ARM7

　　概述

　　隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展，支持圖形界面的觸摸操作和實(shí)時(shí)操作系統相結合的應用系統已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應用到航空航天、軍事、消費類(lèi)電子、通訊設備等領(lǐng)域。mC/OS-II操作系統是一種占先式、實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)，由于其內核可拆減、可剝離性，使得它在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用。它不僅減小了因為系統硬件設計缺陷帶來(lái)的不可靠因素，而且增強了系統的控制實(shí)時(shí)性，從軟件方面進(jìn)一步增強了ARM控制系統的性能。另外，新版本的mC/OS-II已經(jīng)通過(guò)了FAA認證，很適合應用于對實(shí)時(shí)性要求很高的嵌入式工業(yè)控制領(lǐng)域，如目前應用較廣泛的軍用戰斗機、攻擊機和火控系統等。

　　支持圖形界面操作(mC/GUI)是一種較為流行的人機交互系統，它能夠提供了友好的人機交互平臺，使得微處理器成為大多數人都能夠使用和接受的工具。與PC機不同，由于mC/OS-II基本為“黑盒”式操作系統，對人機界面的控制與開(kāi)發(fā)需比較復雜的編程技術(shù)和時(shí)序控制技術(shù)。ARM7嵌入式實(shí)時(shí)控制系統對mC/GUI的要求更高，包括輕型、占用資源少、高性能、高可靠性及可配置等。因此，如何將ARM7、mC/GUI、mC/OS-II、觸摸屏驅動(dòng)和應用程序有機的結合起來(lái)，在A(yíng)RM7上進(jìn)行運行并完成用戶(hù)想實(shí)現的任務(wù)，成為在嵌入式操作系統開(kāi)發(fā)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。

　　mC/OS-II嵌入式操作系統的移植

　　mC/OS-II作為操作系統的內核，主要的任務(wù)就是完成多任務(wù)之間的調度和同步，協(xié)調各個(gè)硬件源不會(huì )沖突。與其它嵌入式操作系統相比，它具有系統透明、可拆減、接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。下面就如何在S3C44B0進(jìn)行操作系統移植和修改作簡(jiǎn)要的描述：

　　(1)重新修改OS_CPU.H文件

　　a)定義數據類(lèi)型：mC/OS-Ⅱ不使用C語(yǔ)言中的short、int、long等與處理器類(lèi)型有關(guān)的數據類(lèi)型，而代之以移植性強的數據類(lèi)型，這樣既直觀(guān)又便于移植;

　　b)定義堆棧增長(cháng)類(lèi)型和ARM運行的模式：雖然ARM處理器對堆棧向上與向下的兩種增長(cháng)方式都予以支持，但由于編譯器ADS僅支持堆棧從上往下，并且必須是滿(mǎn)遞減堆棧，所以在文件中用來(lái)定義堆棧增長(cháng)方式的常量OS_STK_GROWTH 的值為1;

　　c)需對外部函數聲明：如在mC/OS-II.h頭文件中，有些要移植的函數已經(jīng)聲明，包括：OSTaskStkInit()、OSIntCtxSw(void)、OSStartHighRdy(void) 。

　　(2)修改OS_CPU_C.C文件

　　a)任務(wù)堆棧初始化函數OSTaskStkInit()：在編寫(xiě)任務(wù)堆棧初始化函數OSTaskStkInit()之前，必須先根據處理器的結構和特點(diǎn)確定任務(wù)的堆棧結構;

　　b)鉤子函數：mC/OS-II為了用戶(hù)在系統函數中書(shū)寫(xiě)自己的代碼而預置了一些鉤子函數(如OSTimeTickHook)，這些函數在移植時(shí)可全為空函數，可根據用戶(hù)的需要添加。

　　(3)重點(diǎn)編寫(xiě)OS_CPU_A.S文件a)開(kāi)/關(guān)中斷函數：在A(yíng)RM7處理器核中可利用改變程序狀態(tài)寄存器CPSR中的相應控制位實(shí)現;

　　b)OSStartHighRdy(void)：OSStart()函數調用OSStartHighRdy()來(lái)使就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級最高的任務(wù)開(kāi)始執行;

　　c)OS_TASK_SW(void)：μC/OS-II通過(guò)調用OSSched()函數來(lái)完成任務(wù)調度的，OSSched()先將最高優(yōu)先級任務(wù)的地址裝載到OSTCBHighRdy，再通過(guò)調用OS_TASK_SW()執行任務(wù)級的任務(wù)切換，OS_TASK_SW主要完成保護現場(chǎng)，完成用于的任務(wù)，恢復現場(chǎng);

　　d)OSIntCtxSw(void)：OSIntExit()通過(guò)調用OSIntCtxSw()，在中斷服務(wù)程序中執行任務(wù)切換功能。

　　e)時(shí)鐘節拍函數：在本移植中，只使用了ARM的IRQ中斷。由于不同的ARM芯片的中斷系統并不完全一樣，因此不可能編寫(xiě)出對所有使用ARM核的處理器通用的中斷及節拍移植代碼，但是這是后續任務(wù)管理中重點(diǎn)需要操作系統進(jìn)行處理的，OSTickISR的實(shí)現代碼見(jiàn)程序清單。

　　程序清單 OSTickISR()

　　OSTickISR

　　STMFD SP!, {R0-R3,R12,LR}

　　BL OSIntEnter

　　BL user_function ;調用用戶(hù)

　　處理的中斷處理程序

　　BL OSIntExit

　　LDMFD SP!,{R0-R3,R12,LR}

　　S3C44B0觸摸屏驅動(dòng)程序編制

　　本文采用固定參考電壓模式，在驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要關(guān)注時(shí)鐘端、輸入端和輸出端的時(shí)序特性。首先檢測PENIRQ是否為低電平，只有觸摸屏有接觸時(shí)此位才會(huì )為低電平。利用軟件模擬DIN、DOUT和DCLK上的三線(xiàn)串行傳輸時(shí)序，將讀取的X或Y坐標數值的控制字串行送人ADS7843，然后再從對應的函數讀出該坐標值，獲取坐標值的源程序如下：

　　int TOUCH_X_MeasureX(void)

　　{

　　X=ReadTouchXY(CHX);

　　return X;

　　}

　　int TOUCH_X_MeasureY(void)

　　{

　　Y=ReadTouchXY(CHY);

　　return Y;

　　}