使用凌陽(yáng)SPCE061A的嵌入式應用系統設計

　　μC/OS-II 在SPCE061A上的移植

　　μC/OS-II內核移植的主要內容

　　μC/OS-II是為微控制器和應用軟件開(kāi)發(fā)而設計的搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，其內核主要實(shí)現任務(wù)調度、任務(wù)間的通信、內存管理和時(shí)間管理。其軟件體系結構以及與硬件的關(guān)系如圖3所示．
多任務(wù)應用程序位于最上層，通過(guò)調用內核的API函數來(lái)實(shí)現任務(wù)的調度和切換、存儲管理和任務(wù)進(jìn)程的通訊． μC/OS-II的大部分代碼是用C語(yǔ)言編寫(xiě)，而與硬件相關(guān)的三個(gè)源程序文件0S_CPU．H，OS_CPU_A．A，OS_CPU_C．C含有與硬件處理器相關(guān)的匯編語(yǔ)言代碼，來(lái)實(shí)現對處理器寄存器的訪(fǎng)問(wèn)以及堆棧的操作．因而μC/OS-II操作系統在SPCE061A上的移植主要是對0S_CPU． H，OS_CPU_A．A，OS_CPU_C．C三個(gè)源程序的編寫(xiě)。

　　其中OS_CPU．H 中包括了用#define定義的與處理器相關(guān)的常量，宏和類(lèi)型定義．這樣與μC/OS-II所定義的變量類(lèi)型相一致．OS_CPU_A．A 中要求用戶(hù)編寫(xiě)四個(gè)簡(jiǎn)單的匯編函數：(1)OSStartHighRdy()函數的作用是用于運行最高優(yōu)先級的就緒任務(wù)．(2)OSCtxSw()是實(shí)現 CPU 在正常運行時(shí)任務(wù)間的切換，即對當前任務(wù)堆棧的保存和對高優(yōu)先級任務(wù)堆棧的彈出，使最高優(yōu)先級任務(wù)獲取CPU 的控制權． (3)OSIntCtxSw()是在中斷服務(wù)程序中執行任務(wù)切換功能的函數．(4)OSTickISR()是系統時(shí)鐘的中斷服務(wù)程序．該程序執行頻率為10～100 Hz，主要功能是檢查是否有由于延時(shí)而被掛起的任務(wù)成為就緒任務(wù)，如果有就調用OSIntCtxSw()進(jìn)行任務(wù)切換，從而運行高優(yōu)先級的任務(wù)． OS_CPU_C．C中主要是編寫(xiě)任務(wù)堆棧初始化函數OSTaskStklnit().

　　移植中的關(guān)鍵問(wèn)題

　　多任務(wù)系統在運行時(shí)，任一當前正在運行的任務(wù)好像獨占CPU一樣，需要為每個(gè)任務(wù)開(kāi)辟一段內存空間作為該任務(wù)的任務(wù)堆棧，該堆棧的作用是保存任務(wù)被切換前時(shí)CPU各寄存器的值以及系統堆棧的數據。由于不同的處理器其內部的寄存器分配不一樣，有時(shí)堆棧的增長(cháng)方式也不一樣，因而移植的關(guān)鍵問(wèn)題就是要針對不同的處理器如何在任務(wù)切換時(shí)做好寄存器的狀態(tài)的保護，以及系統堆棧和任務(wù)堆棧的切換，從而編寫(xiě)好介于底層硬件和操作系統之間的軟件層。凌陽(yáng) SPCE061A單片機有R1~R5五個(gè)通用寄存器，以及段寄存器SR, 程序計數器PC,共有7個(gè)CPU內部寄存器在任務(wù)切換前需要保存。μC/OS-II系統通過(guò)調用OSCtxSw()來(lái)實(shí)現任務(wù)的切換。

　　語(yǔ)音識別系統實(shí)例

　　本系統通過(guò)設計一個(gè)語(yǔ)音識別系統來(lái)驗證μC/OS-II在SPCE061A上的移植成功，系統共創(chuàng )建4個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)，硬件實(shí)現上只需在最小系統上增加相應的音頻電路和液晶顯示模塊。

　　//建語(yǔ)音識別初始化任務(wù)

　　OSTaskCreate(Task1， (void * )0， (void*) tackl[-TASK—STK—SIZE一1]，1)；

　　//建立語(yǔ)音訓練任務(wù)

　　OSTaskCreate(Task2， (void * )0， (void*) tack2[-TASK—STK—SIZE一1]，2)；

　　//建立語(yǔ)音識別任務(wù)

　　OSTaskCreate(Task3， (void * )0， (void*) tack3[-TASK—STK—SIZE一1]，3)；

　　//LCD顯示的任務(wù)

　　OSTaskCreate(Task4， (void * )1， (void*) tack4[-TASK—STK—SIZE一1]，4)；

　　同時(shí)采用信號量來(lái)實(shí)現語(yǔ)音識別任務(wù)和LCD顯示的任務(wù)之間的通訊，使得系統在成功識別語(yǔ)音后同時(shí)控制LCD輸出識別的正確與否的信息。系統運行結果：系統初始化，調用訓練函數進(jìn)行語(yǔ)音識別訓練；訓練成功后，進(jìn)入語(yǔ)音識別循環(huán)，并將語(yǔ)音識別的結果在LCD上顯示出來(lái)。

　　μC/OS-II操作系統具有較強的實(shí)時(shí)性，而且代碼量較小(總計8K 多)，現已被移植到許多處理器上。而將μC/OS-II移植到SPCE061A芯片上，具有一定的應用價(jià)值，使得基于SPCE061A的應用系統的設計可以更加靈活。同時(shí)μC/OS-II 實(shí)時(shí)操作系統的在SPCE061A移植，不但可以提高基于SPCE061A的應用系統的實(shí)時(shí)性、可靠性和穩定性，還提高了應用軟件的可移植性,降低了研發(fā)周期。