基于CAN總線(xiàn)的嵌入式設備狀態(tài)監測平臺設計

2.4 μC/OS嵌入式操作系統

首先，已經(jīng)將板級支持包編寫(xiě)完畢，而嵌入式系統首先是單板運行，其次是將底層軟件用任務(wù)的方式重新編寫(xiě)。在單板運行嵌入式系統就是移植的過(guò)程，主要有：

①定義常量的值，聲明數據類(lèi)型、堆棧參數;

②編寫(xiě)堆棧初始化參數;

③編寫(xiě)任務(wù)切換的函數，還有在中斷函數中提供時(shí)鐘中斷，即給操作系統時(shí)鐘使用。

移植完成之后，進(jìn)行任務(wù)的編寫(xiě)。分配給7個(gè)任務(wù)不同的優(yōu)先級、堆棧資源和運行方式。其中，App_TaskStart是全部任務(wù)的起始點(diǎn)，優(yōu)先級最高，由這個(gè)任務(wù)來(lái)建立其他任務(wù)，并且啟動(dòng)統計任務(wù)。App_TaskCreate建立了其他所有的任務(wù)。AppTaskUSerIF任務(wù)實(shí)現用戶(hù)界面，Task_CAN任務(wù)實(shí)現CAN報文接收，Task_FatFileWR任務(wù)實(shí)現FatFs文件讀寫(xiě)，AppTaskKbd任務(wù)實(shí)現觸摸驅動(dòng)，Clock_Update任務(wù)實(shí)現秒更新。

任務(wù)的周期性啟動(dòng)在建立任務(wù)時(shí)確定，例如AppTaskUserIF任務(wù)始終在運行，采用WM_Exec函數做界面更新。AppTaskKbd是10 ms周期讀取觸摸坐標，實(shí)現繪制鼠標箭頭和觸控功能。

信號量是在所有任務(wù)建立之前建立。CAN_MBOX是采用OSMboxCreate建立的郵箱信號量，能夠傳送CAN接收中斷的消息以啟動(dòng)CAN任務(wù)，FLAGRECORD是OSFlagCreate建立的多值信號量，能置位4位，啟動(dòng)文件讀寫(xiě)任務(wù)。ClocK_SEM是OSSemCreate建立的二值信號量，專(zhuān)門(mén)用于秒更新中斷的信號量。

CAN_MBOX=OSMboxCreate((void*)0);

//建立CAN接收任務(wù)的消息郵箱

FLAGRECORD=OSFlagCreate(0，err);

//建立記錄文件的開(kāi)關(guān)量

Clock_SEM=OSSemCreate(1);

//建立秒更新中斷的信號量

在運行μC/OS之后，還可以在os_cfg.h函數中關(guān)閉OS不需要的功能模塊，以達到裁減系統、節約內存空間的目的。

2.5 μC/GUI顯示界面

需要先移植，再設計界面。移植過(guò)程可以參考其他文獻。設計界面分成兩步：第一步是寫(xiě)軟件框架，第二步是設計具體界面。每一個(gè)對話(huà)框都是用創(chuàng )建函數建立，創(chuàng )建函數會(huì )調用事先定義的資源，包括控件的形式、位置、大小、初始化值等，對話(huà)框還指定了相應的回調函數，通過(guò)回調函數操作對話(huà)框的行為，完成初始化、繪制、按鈕響應等。代碼如下：

值得注意的是，建立對話(huà)框有兩種函數，即阻塞型和非阻塞型。采用非阻塞型的對話(huà)框才能在多對話(huà)框的操作中實(shí)現同步更新。不然，當前對話(huà)框使能就會(huì )阻塞顯示其他對話(huà)框。

GUI_CreateDialogBox(); //非阻塞型

GUI_ExecDialogBox(); //阻塞型

界面設計的細化繪制工作集中在：①初始化時(shí)，控件資源決定了界面的布置和美觀(guān);②在回調函數中，按鈕響應函數決定了對話(huà)框完成任務(wù)的流程。圖8所示是主節點(diǎn)運行界面的主對話(huà)框。

2.6 適配從節點(diǎn)

按照主節點(diǎn)的界面和狀態(tài)機，修改程序以適配從節點(diǎn)監控設備運行狀態(tài)的任務(wù)需求。目前設計了3種從節點(diǎn)：一是采集溫度和濕度;二是采集壓力;三是標準數據采集及傳輸。從節點(diǎn)的程序結構和主節點(diǎn)是一致的，需要修改的地方有：

①CAN總線(xiàn)通信協(xié)議采用的是從節點(diǎn)的應答指令和狀態(tài)機;

②顯示界面的資源與布置需修改。對不需要的任務(wù)做屏蔽，節省資源和空間。

圖9所示為第三個(gè)從節點(diǎn)的界面。

3 系統應用

通過(guò)總線(xiàn)方式將一個(gè)主節點(diǎn)和三個(gè)從節點(diǎn)連接。主節點(diǎn)選擇500 kbps的波特率，收到從節點(diǎn)發(fā)來(lái)的狀態(tài)確認良好的消息，主節點(diǎn)的當前狀態(tài)顯示塊從黃色變成綠色。從節點(diǎn)1和節點(diǎn)2選擇數據發(fā)送間隔，按下傳輸按鈕，將溫度、濕度及壓力數值傳送給主節點(diǎn)顯示。

采樣測試中，在需要采集的時(shí)刻單擊主節點(diǎn)按鈕，從節點(diǎn)開(kāi)始采樣，進(jìn)度條運行。點(diǎn)擊“Transfer”按鈕后，從節點(diǎn)和主節點(diǎn)的傳輸進(jìn)度條走動(dòng)一致，完成傳輸后又恢復

了初值。說(shuō)明正常完成數據采集、傳輸的過(guò)程，發(fā)送的數據被完整接收。

接收完數據，主節點(diǎn)通過(guò)USB線(xiàn)連接電腦，就顯示為一個(gè)U盤(pán)，其中txt文件是接收的采樣數據，文件名為記錄的實(shí)時(shí)日期和時(shí)間。

結語(yǔ)

本文設計的基于總線(xiàn)的嵌入式設備狀態(tài)監控平臺具有主、從節點(diǎn)的分層次結構?？偩€(xiàn)結構可靠性高，使用數量多。從節點(diǎn)多種模式能夠適應豐富的設備健康狀態(tài)監控，且每個(gè)節點(diǎn)的界面具有交互性。嵌入式系統提供了很好的平臺，便于拓展任務(wù)，本監控平臺具有很強的實(shí)用價(jià)值。