基于Small RTOS51的多任務(wù)串行通信研究

2．1 多任務(wù)的實(shí)現
根據所要完成的功能，系統可由1個(gè)串口中斷服務(wù)程序和4個(gè)用戶(hù)任務(wù)來(lái)實(shí)現：
串口中斷服務(wù)程序，當數據到達串口接收緩沖區并產(chǎn)生中斷時(shí)，該中斷服務(wù)程序負責從接收緩沖區讀取數據，并加入用戶(hù)自定義的接收緩沖隊列。若完整地接收了一個(gè)數據包，則向數據處理任務(wù)發(fā)送信號量，表明有數據包等待處理，否則中斷服務(wù)程序結束。串口中斷下次到來(lái)時(shí)，繼續由該中斷服務(wù)程序接收串口數據。數據處理任務(wù)，執行時(shí)首先無(wú)限期等待中斷服務(wù)程序發(fā)送信號量，成功獲取信號量后，從自定義的接收緩沖隊列中取出數據包進(jìn)行數據解碼，并通過(guò)I2C總線(xiàn)發(fā)送數據到顯示電路。
看門(mén)狗任務(wù)，每次運行都反轉單片機P89V51RD2輸出到看門(mén)狗電路的I／O引腳電平(喂看門(mén)狗)，表明P89V51RD2內部程序正常運轉，以確?？撮T(mén)狗電路不會(huì )將P89V51RD2復位，然后使本身進(jìn)入等待狀態(tài)，等待時(shí)間到后再次運行。
鍵盤(pán)掃描任務(wù)，負責掃描鍵盤(pán)電路，檢測是否有按鍵被按下，若檢測到某一按鍵被按下，則獲取鍵值，并發(fā)送消息給按鍵處理任務(wù)。
按鍵處理任務(wù)，執行時(shí)首先無(wú)限期等待按鍵掃描任務(wù)發(fā)送消息，成功獲取消息后，根據按鍵值(消息內容)和當前系統狀態(tài)生成一串命令數據，通過(guò)串口向遠端發(fā)送。
系統中程序的執行順序如圖3所示。首先從主程序即main()函數開(kāi)始執行，在main()函數中完成SmallRTOS51實(shí)時(shí)操作系統、系統定時(shí)器、串口、消息、變量和外圍設備的初始化工作，然后創(chuàng )建用戶(hù)任務(wù)，最后主程序放棄CPU資源，任務(wù)優(yōu)先級最高的任務(wù)開(kāi)始執行。

Small RTOS51實(shí)時(shí)操作系統支持16個(gè)優(yōu)先級，0為最高優(yōu)先級，15為最低優(yōu)先級。程序中將看門(mén)狗任務(wù)置為最高優(yōu)先級，因為它必須定期向看門(mén)狗電路輸出喂狗信號。將它置為最高優(yōu)先級，使其優(yōu)先運行，可以保證單片機P89V51RD2不會(huì )被看門(mén)狗電路復位。為了能及時(shí)處理串口中斷服務(wù)程序讀取的數據包，數據處理任務(wù)也應當具有比較高的優(yōu)先級。同樣，在檢測到有按鍵被按下時(shí)，考慮到按鍵處理的實(shí)時(shí)性，也不能將按鍵處理任務(wù)的優(yōu)先級設得太低?？梢詫㈡I盤(pán)掃描任務(wù)置為最低優(yōu)先級，當沒(méi)有數據到達串口，在看門(mén)狗任務(wù)運行的間隙，鍵盤(pán)掃描任務(wù)一直運行，一旦檢測有按鍵被按下，立即發(fā)送消息給按
鍵處理任務(wù)，按鍵處理任務(wù)獲得消息后解除掛起狀態(tài)，搶占CPU資源開(kāi)始運行。因手工連續按下兩次按鍵的時(shí)間間隔遠大于按鍵處理任務(wù)進(jìn)行一次數據處理的時(shí)間，故而這樣的優(yōu)先級設置既保證了鍵盤(pán)操作能及時(shí)被處理，又不影響檢測連續的鍵盤(pán)操作。
2．2 任務(wù)間的通信與同步
應用中，串口中斷服務(wù)程序與數據處理任務(wù)之間、鍵盤(pán)掃描任務(wù)與按鍵處理任務(wù)之間都需要進(jìn)行同步和通信，前者使用信號量進(jìn)行同步和通信，后者使用消息。

串口中斷服務(wù)程序接收到一個(gè)完整的數據包后，發(fā)送一個(gè)信號量給數據處理任務(wù)，因等待信號量而處于掛起狀態(tài)的數據處理任務(wù)獲得信號量后，立即從用戶(hù)自定義的接收緩沖隊列取出數據包進(jìn)行處理。鍵盤(pán)掃描任務(wù)檢測到按鍵被按下時(shí)，進(jìn)行去抖動(dòng)處理并獲取鍵值。然后，以鍵值作為消息內容，發(fā)送消息給按鍵處理任務(wù)。因等待消息而掛起的按鍵處理任務(wù)取得消息后，根據消息內容(鍵值)和當前系統狀態(tài)，生成一串命令數據并通過(guò)串口向遠端發(fā)送。

結 語(yǔ)
本文舉例說(shuō)明了Small RTOS51環(huán)境下包含多任務(wù)的串行通信，重點(diǎn)敘述了多任務(wù)的執行過(guò)程和任務(wù)間的同步與通信。該應用系統經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)問(wèn)的測試，沒(méi)有發(fā)生數據到達串口時(shí)因沒(méi)能及時(shí)處理而被后來(lái)到達的數據覆蓋而造成丟失的情況，也沒(méi)有發(fā)生按下按鍵時(shí)不能及時(shí)處理的情況，應用系統的可靠性和實(shí)時(shí)性要求均可滿(mǎn)足。
Small RTOS51是一個(gè)占用系統資源極小的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，可以應用在絕大多數單片機上，而且移植過(guò)程簡(jiǎn)單。使用它開(kāi)發(fā)基于單片機的多任務(wù)應用系統，可以較大地縮短開(kāi)發(fā)周期。