基于μC/OS-Ⅱ的Flexray線(xiàn)控轉向系統的實(shí)現

　　MC9S12XF512芯片不僅設有FLASH頁(yè)面管理寄存器PPage，也有RAM頁(yè)面管理寄存器RPage、E2PROM頁(yè)面管理寄存器EPage以及全程寄存器GPage。當時(shí)鐘節拍中斷發(fā)生時(shí)，芯片會(huì )自動(dòng)把CPU寄存器推入堆棧，但是并不包括上述各寄存器，因此在OS_CPU_A．ASM文件三個(gè)函數中，均需要加入將寄存器入棧和出棧的語(yǔ)句。由于篇幅有限，僅以PPage代碼為例：

　　寄存器的入棧必須按照GPage，EPage，RPage，PPage的順序，出棧則相反。

　　2．3 修改OS_CPUC．C文件

　　OS_CPUC．C文件是使用C語(yǔ)言編寫(xiě)與任務(wù)調度部分有關(guān)的代碼，包括任務(wù)堆棧初始化函數OSTaskStklnit()和時(shí)鐘節拍中斷服務(wù)子程序OSTicklSR()。

　　2．3．1 修改任務(wù)堆棧初始化函數0STaskStkInit()

　　由于μC／OS-Ⅱ是利用中斷方式來(lái)實(shí)現任務(wù)調度的，因此需要使用函數OSTaskStklnit()來(lái)模擬發(fā)生一次中斷后的堆棧結構，按照中斷后的進(jìn)棧次序預留各個(gè)寄存器存儲空間，而中斷返回地址指向任務(wù)代碼的起始地址。編寫(xiě)時(shí)需要根據芯片的中斷后，X，Y，A，B，SP等寄存器入棧順序來(lái)進(jìn)行代碼編寫(xiě)。首先在例程O(píng)STaskStkInit()函數處設置斷點(diǎn)，然后單步執行程序，觀(guān)察X，Y，A，B，SP等寄存器狀態(tài)是否與程序編寫(xiě)的存儲值對應。發(fā)現對應于堆棧指針SP值的存儲區地址是模擬中斷時(shí)進(jìn)棧的存儲地址，而其中保存任務(wù)程序指針地址的內容是錯誤的，即不是任務(wù)的指針地址，因此每次在需要調用任務(wù)執行時(shí)都進(jìn)入了錯誤的地址進(jìn)行執行，并沒(méi)有找到任務(wù)的代碼。通過(guò)單步執行OSTaskStkI-nit()函數，可以發(fā)現原程序在存儲任務(wù)代碼指針PC值時(shí)，只存儲了PC指針的高8位，但后8位未存，導致指針指向錯誤。因此修改程序為：

　　*--wstk=(INTl6U)((INT32U)task)；

　　2．3．2 修改時(shí)鐘節拍中斷服務(wù)子程序OSTickISR()

　　時(shí)鐘節拍中斷服務(wù)子程序OSTickISR()負責處理所有與定時(shí)相關(guān)的工作，如任務(wù)的延時(shí)、等待操作等。在時(shí)鐘中斷中將查詢(xún)處于等待狀態(tài)的任務(wù)，判斷是否延時(shí)結束，否則將重新進(jìn)行任務(wù)調度?？梢酝ㄟ^(guò)調用OSIntEnter()。OS_SAVE_SP()，OSTimeTick()和OSIntExit()四個(gè)函數進(jìn)行實(shí)現。OSintEnter()函數通知μC／OS-Ⅱ進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，OS_SAVE_SP()函數用來(lái)保存堆棧指針，OSTimeTick()函數給要求延時(shí)若干時(shí)鐘節拍的任務(wù)延遲計數器減1，當反復運行該程序后，計數器為0時(shí)，則表明該任務(wù)進(jìn)入了就緒狀態(tài)，OSintExit()函數標志時(shí)鐘節拍中斷服務(wù)子程序結束。

　　之后最重要的一點(diǎn)，就是要將中斷服務(wù)子程序OSTickISR()與任務(wù)級任務(wù)切換函數OSCtxSw()添加到系統中斷向量表的相應位置中。這里使用的是實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷模塊(RTI)來(lái)實(shí)現時(shí)鐘中斷的產(chǎn)生，因此要將OSTickISR()連接到向量表RTI位置。OSCtxSw()函數是利用軟中斷來(lái)實(shí)現任務(wù)的切換功能的，因此軟中斷服務(wù)子程序的向量地址必須指向OSCtxSw()。

　　在進(jìn)行上述程序編寫(xiě)后，下載代碼到硬件中，μC／OS-Ⅱ就可以在本系統上實(shí)現運行了。

　　3 通信程序設計

　　利用任務(wù)形式來(lái)解決POC狀態(tài)的檢測問(wèn)題，不僅可以提高程序效率以及避免死循環(huán)現象，同時(shí)，還可以建立通信故障檢測報警任務(wù)，在不同的通信狀態(tài)下，對駕駛員提供故障信息，方便處理。

　　線(xiàn)控轉向程序結構包括系統初始化、通信控制、數據采集和控制算法四大部分。這里只對其中的系統初始化及通信控制部分進(jìn)行了設計。

　　3．1 系統初始化

　　在主程序main()中，首先對MC9S12XF512芯片進(jìn)行初始化，包括：時(shí)鐘初始化、I／O口初始化、A／D模塊初始化、PWM模塊初始化以及FlexRay協(xié)議配置初始化。之后，調用OSInit()函數對μC／OS-Ⅱ操作系統進(jìn)行初始化。接著(zhù)創(chuàng )建三個(gè)任務(wù)，按照優(yōu)先級順序9、1l、13，分別為FlexRay通信啟動(dòng)任務(wù)、數據接收發(fā)送任務(wù)和故障檢測報警任務(wù)，由這三個(gè)任務(wù)實(shí)現線(xiàn)控轉向系統的通信部分功能，其他部分功能可通過(guò)創(chuàng )建其他任務(wù)進(jìn)行擴展。最后調用OSStart()啟動(dòng)內核運行，讓任務(wù)在操作系統的管理與調度下運行。

　　3．2通信任務(wù)設計

　　以Freescale公司開(kāi)發(fā)的針對該芯片的FlexRay通訊傳輸層和表示層的驅動(dòng)程序為基礎，進(jìn)行應用層的程序設計，即編寫(xiě)通信任務(wù)程序，完成協(xié)議的運行過(guò)程。

　　3．2．1 FlexRay通信啟動(dòng)任務(wù)

　　按照上文介紹的FlexRay協(xié)議中定義的協(xié)議運行過(guò)程，當對FlexRay通信進(jìn)行初始配置后，協(xié)議將進(jìn)入就緒狀態(tài)，之后發(fā)送啟動(dòng)節點(diǎn)命令等待協(xié)議狀態(tài)由啟動(dòng)狀態(tài)變?yōu)檎Ｖ鲃?dòng)狀態(tài)；在正常主動(dòng)狀態(tài)中，首先發(fā)送關(guān)鍵幀啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中的其他節點(diǎn)，發(fā)送完成后進(jìn)入到節點(diǎn)喚醒狀態(tài)，然后開(kāi)啟FlexRay通信的各種中斷，包括：傳輸中斷、接收中斷、存儲區中斷以及定時(shí)器中斷等，最后掛起任務(wù)等待檢測到通信故障時(shí)進(jìn)行喚醒；協(xié)議正常被動(dòng)狀態(tài)是在通信出現故障時(shí)，重新配置協(xié)議，進(jìn)行協(xié)議的重啟。需要注意的是用戶(hù)必須在多任務(wù)系統啟動(dòng)以后再開(kāi)啟時(shí)鐘節拍器，也就是在調用Osatart()之后，由任務(wù)優(yōu)先級最高的那個(gè)任務(wù)開(kāi)啟RTI中斷，否則系統容易死鎖。程序流程圖如圖2所示。

　　3．2．2 數據接收發(fā)送任務(wù)

　　FlexRay數據的接收發(fā)送是通過(guò)中斷服務(wù)程序進(jìn)行的，因此在該任務(wù)中，只需判斷POC狀態(tài)是否進(jìn)入正常主動(dòng)狀態(tài)，如果是則使用全局變量對接收函數Fr_receive_da()和發(fā)送函數Fr_transmit_data()的消息緩沖區進(jìn)行數據的讀取和更新。

　　3．2．3 故障檢測任務(wù)

　　在通信過(guò)程中，當其他節點(diǎn)因故障重啟或是通信線(xiàn)路中斷時(shí)，可以利用故障檢測任務(wù)檢查POC狀態(tài)，當協(xié)議運行在正常被動(dòng)狀態(tài)時(shí)，則判斷為通信線(xiàn)路出現故障，將故障LED指示燈設定為閃爍狀態(tài)；當協(xié)議運行在暫停狀態(tài)時(shí)，則判斷為節點(diǎn)控制器故障，故障LED指示燈設定為常亮狀態(tài)，并對FlexRay通信啟動(dòng)任務(wù)進(jìn)行解掛，重新對協(xié)議進(jìn)行配置，待故障解決，系統可以自動(dòng)啟動(dòng)節點(diǎn)運行。程序流程圖如圖3所示。