μC/OS-II在數字微波監控系統中的應用

隨著(zhù)嵌入式系統開(kāi)發(fā)的普及和深入，在更加復雜的應用中傳統軟件開(kāi)發(fā)手段難以滿(mǎn)足需求，嵌入式操作系統在開(kāi)發(fā)中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色，已經(jīng)被廣泛應用于手機、移動(dòng)計算機設備、網(wǎng)絡(luò )設備和工控仿真等領(lǐng)域。嵌入式操作系統μC/OS-II源碼是公開(kāi)的，而且它是可移植、可固化、可裁減及可剝奪型的多任務(wù)實(shí)時(shí)內核，可用于各類(lèi)8位、16位和32位單片機和DSP，目前得到廣泛應用。本文給出一種數字微波設備監控系統的設計，該系統引入μC/OS-II之后，系統的開(kāi)發(fā)效率得到提高，整個(gè)系統的健壯性得到增強，文中對軟件設計應用中遇到的關(guān)鍵問(wèn)題作了深入討論并給出了相應的解決方案。

1 數字微波設備監控系統的設計

微波通信是一種利用微波傳輸信息的通信手段,數字微波采用數字信號處理技術(shù),利用微波信道傳輸數字信號，以下給出一種數字微波通信系統中監控系統的設計。由兩個(gè)端站組成一條微波鏈路，每個(gè)端站含一個(gè)室內單元IDU（In-Door Unit）、一個(gè)室外單元ODU（Out-Door Unit）、連接室內單元和室外單元的同軸電纜、以及微波天線(xiàn)。本文主要討論IDU監控部分CPU相關(guān)內容的軟硬件設計。

1.1 微波監控IDU部分硬件設計

IDU組成框圖如圖1所示，主要由業(yè)務(wù)接口、輔助業(yè)務(wù)、復分接、微波幀分復接、中頻調制解調、中頻分合路器、電源、CPU及相關(guān)接口組成。

主業(yè)務(wù)數據通過(guò)業(yè)務(wù)接口電路復接后，與公務(wù)、輔助數據信號等一起進(jìn)入微波幀復接模塊，復接成微波幀信號，由調制模塊完成調制，通過(guò)中頻分合路器送往ODU。從ODU送來(lái)的中頻信號經(jīng)過(guò)中頻分合路器送往解調模塊解調出數據，送到微波幀分接電路，分接出主業(yè)務(wù)、公務(wù)以及輔助數據信息，通過(guò)主業(yè)務(wù)接口電路分接出各支路主業(yè)務(wù)數據。CPU對所傳輸的業(yè)務(wù)數據進(jìn)行監視和控制，監視所傳數據的狀態(tài)、性能等信息，可設置所傳數據的各種參數，通過(guò)輔助業(yè)務(wù)接口可提取和插入各種控制信息。

CPU采用PHILIPS公司的32位ARM芯片LPC2214，該芯片接口豐富，硬件設計時(shí)CPU相關(guān)接口完成功能如下：輸入接口提供按鍵設置掃描電路，輸出接口通過(guò)液晶、告警燈及蜂鳴器輸出信息，通過(guò)I2C接口CPU可實(shí)現對串行E2PROM、時(shí)鐘芯片的存取，CPU本身提供SPI接口，通過(guò)該接口實(shí)現本端與遠端控制信息的交換。串行接口提供一種監控手段，可實(shí)現CPU與PC機的通信，完成狀態(tài)讀取和各種命令的設置，以太網(wǎng)接口通過(guò)擴展以太網(wǎng)接口芯片實(shí)現，通過(guò)以太網(wǎng)接口建立與網(wǎng)管中心的通信，可實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化的管理。OOK（On/Off—Keying）調制解調電路完成IDU與ODU之間的通信，通過(guò)該電路，IDU可對ODU進(jìn)行設置發(fā)功率、收發(fā)頻率、監視ODU的工作狀態(tài)等。

1.2 軟件結構

軟件總體分為應用程序和μC/OS-II兩部分，應用程序是用戶(hù)代碼部分，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，完成對整個(gè)系統的監控；μC/OS-II為一種嵌入式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統，其大部分程序使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，還有一小部分和處理器密切相關(guān)的代碼使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，μC/OS-II包括了三部分，即μC/OS-II核心代碼、配置代碼和移植代碼。

其中，核心代碼：包括10個(gè)C程序文件和一個(gè)頭文件，主要實(shí)現了系統調度、任務(wù)管理、內存管理、信號量、消息郵箱和消息隊列等系統功能，而這些功能的實(shí)現與處理器類(lèi)型無(wú)關(guān)。

配置代碼：包括2個(gè)頭文件，用于裁剪和配置μC/OS-II，這部分代碼根據用戶(hù)的實(shí)際需求來(lái)配置μC/OS-II系統。

移植代碼：這部分主要包括1個(gè)匯編文件、1個(gè)C程序文件和一個(gè)頭文件，這部分根據具體的處理器移植μC/OS-II系統的需要修改，它和處理器關(guān)系密切。

2 μC/OS-II在微波監控系統中的應用

2.1 應用程序中任務(wù)的設計與劃分

根據實(shí)際的需要，應用軟件劃分為7個(gè)任務(wù):液晶顯示、按鍵接收和告警、時(shí)間標志處理、遠端信息處理、數據處理、串口任務(wù)處理，如圖2所示。

圖2 應用程序中任務(wù)的劃分

（1） Task_LCD_OP：主要是處理菜單的顯示，根據不同的菜單顯示設備的相關(guān)信息，并且完成將設置數據保存到公共變量中。

（2） Task_KEY：主要完成外部按鍵信號的掃描，按照不同的按鍵轉換為不同的編碼，并把其值保存到公共變量中。

（3） Task_TIME_FLG：實(shí)現設置時(shí)間標志，以使其它任務(wù)完成定時(shí)任務(wù)，因為有許多的定時(shí)任務(wù),所以設立了一個(gè)單獨的任務(wù)來(lái)設置或取消時(shí)間標志。