μC／OS-II顯示控制系統設計

引 言
隨著(zhù)性能的提高和價(jià)格的降低，越來(lái)越多的嵌入式應用采用了ARM處理器。在強大功能及豐富外設的支持下，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統憑借較高的開(kāi)發(fā)效率、可維護性和可靠性成為開(kāi)發(fā)設計的理想選擇。
μC／OS-II是一個(gè)完整的、可移植、可裁減的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內核。它是用ANSI C語(yǔ)言編寫(xiě)的，包含一小部分匯編語(yǔ)言代碼，可以供不同架構的微處理器使用。μC／OS由美國人Jean J．Labrosse于1992年完成，1998年發(fā)展到μC／OS-II，目前的版本為μC／OS-II v2．83。2000年，μC／OS得到美國航空管理局(FAA)的認證，可以用于飛行器中。作為一個(gè)典型的嵌入式操作系統，μC／OS-II的應用非常廣泛，如照相機、醫療器械、音響設備、發(fā)動(dòng)機控制、高速公路電話(huà)系統、自動(dòng)提款機等等。
本文主要討論了μC／OS-II環(huán)境下中斷按鍵消抖處理及LCD多級菜單顯示的實(shí)現問(wèn)題，并通過(guò)一款產(chǎn)品的實(shí)例設計闡述了中斷按鍵的處理流程以及多級菜單顯示的程序框架。

1 顯示控制系統硬件設計
本設計采用基于Cortex-M3架構的ARM處理器LM3S1960和液晶顯示器HS240128A作為顯示控制系統的核心，按鍵采用中斷的方式。顯示控制系統電路原理圖如圖1所示。

LM3S1960是Luminary公司推出的高性?xún)r(jià)比微處理器。它具有256 KBFlash，64 KB RAM，4個(gè)32位定時(shí)器，6個(gè)運動(dòng)控制PWM，3個(gè)UART，2個(gè)I2C，2個(gè)SSI以及60個(gè)用戶(hù)可用I／O。LM3S1960最高運行頻率為50 MHz，其所有GPIO輸入可觸發(fā)中斷，支持IRDA的UART，非常適合嵌入式控制系統。
HS240128A是240×128圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，采用T6963C作為內置控制器，內置字符發(fā)生器和32 KB顯示緩沖區，具有接口簡(jiǎn)單、控制指令集功能齊全的特點(diǎn)。

2 中斷按鍵消抖處理
在按鍵數目較多的情況下，一般采用掃描查詢(xún)的方式。本設計中按鍵全部采用中斷的方式，主要是考慮到按鍵數目不多，且處理器的每一個(gè)引腳都具有中斷功能，實(shí)現簡(jiǎn)單，響應速度快。
在按鍵的過(guò)程中容易產(chǎn)生抖動(dòng)，沒(méi)有按鍵按下有時(shí)也可能會(huì )有干擾脈沖，如果不加以處理，容易引起誤操作。所以，消除抖動(dòng)是按鍵處理的必要過(guò)程。在一般的處理器中，消抖處理多采用延時(shí)判斷的方法，這種方法不適合在操作系統中實(shí)現。因為在中斷中加入大的時(shí)延，會(huì )大大降低系統的實(shí)時(shí)性和響應速度，所以本設計采用圖2所示的處理方法。

圖2(a)為按鍵中斷處理程序流程。為了提高中斷的實(shí)時(shí)性，在中斷處理過(guò)程中盡可能進(jìn)行少的操作。本設計中只進(jìn)行了保存鍵值和發(fā)送按鍵中斷信號量的操作，大大提高了中斷響應的實(shí)時(shí)性。
圖2(b)為按鍵處理任務(wù)流程。在完成初始化后，任務(wù)開(kāi)始等待中斷發(fā)過(guò)來(lái)需要判斷的原始按鍵值的信號量()SSemPend(C)SKeyRawSem，O，err)。其中的參數OSKeyRawSem是原始按鍵中斷信號量。如果沒(méi)有信號量發(fā)過(guò)來(lái)，那么任務(wù)會(huì )在這里被掛起。接收到后首先關(guān)閉按鍵中斷，進(jìn)行系統延時(shí)OSTimeDlyHMSM(0，0，0，JitterTime)，JitterTime是延時(shí)時(shí)間。在這個(gè)延時(shí)的過(guò)程中，會(huì )進(jìn)行任務(wù)的調度，本任務(wù)也會(huì )被掛起，直到延時(shí)結束，重新被加入等待任務(wù)列表。在延時(shí)結束任務(wù)重新獲得CPU后，進(jìn)行按鍵的再次判斷，判斷是否真的發(fā)生了按鍵中斷。如果判斷正確，則需要等待按鍵的松開(kāi)。在判斷是否松開(kāi)的過(guò)程中，同樣加入了系統延時(shí)判斷OSTimeDly-HMSM(0，0，0，CheckTime)，CheckTime是每次檢測延時(shí)的時(shí)間。按鍵松開(kāi)后，任務(wù)發(fā)送按鍵信號量給其他任務(wù)使用OSSemPost(OSKeySem)，其中OSKeySem為經(jīng)過(guò)確認的按鍵中斷。如果判斷錯誤，則清除鍵值。最后，打開(kāi)按鍵中斷，重新等待新的按鍵中斷。