基于Lonworks總線(xiàn)的嵌入式智能節點(diǎn)的設計

　　OS_CPU_C.C要求編寫(xiě)六個(gè)簡(jiǎn)單的c函數：OSTaskSiklnit()；OSTaskCreateHook()；OSTaskDelHook()；OSTaskSwHook()；OSTaskStatHook()；OSTimeTickHook()唯一必要的函數是OSTaskStklnit()，其它五個(gè)函數必須聲明但沒(méi)必要包含。對于OSTaskStklnit()而言，OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()通過(guò)調用OSTaskStkInit()來(lái)初始化任務(wù)的堆棧結構，OSTaskStkInit()返回堆棧指針所指的地址，OSTaskCreate()會(huì )獲得該地址并將它保存到任務(wù)控制塊(OS TCB)中。

　　CPU_ A.ASM要求編寫(xiě)四個(gè)簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言函數：OSStartHighRdy()；OSCtxSw()；

　　OSIntCtxSw()；OSTickISR()。將所有與處理器相關(guān)的代碼放到OS_CPU_C.C文件中，而不必放在一些分散的匯編語(yǔ)言文件中。

　　(1)OSStartHighRdy()：運行高優(yōu)先級就緒任務(wù)函數OSStartHighRdy()必須調用OSTaskSwHook()，因為OSTaskSwHook()可以通過(guò)檢查OSRunning而確定是OSStartHighRdy()在調用它(OSRunning為FALSE)還是正常的任務(wù)切換在調用它(OSRunning為T(mén)RUE)。OSStartHighRdy()還必須在最高優(yōu)先級任務(wù)恢復之前和調用OSTaskSwHook()之后設置OSRunning為T(mén)RUE。

　　(2)OSCtxSw()、OSIntCtxSw()：上下文切換函數任務(wù)級的切換是通過(guò)發(fā)軟中斷命令來(lái)完成的，其中斷向量地址必須指向OSCtxSw()。中斷級的切換由OSIntExit()通過(guò)調用OSintCtxSw()來(lái)執行切換功能。

　　(3)OSTickISR()：定時(shí)中斷函數OSTickISR()函數主要負責進(jìn)人中斷時(shí)保存處理器寄存器內容，完成任務(wù)切換退出時(shí)恢復處理器寄存器內容并返回，相當于中斷服務(wù)程序的入口。

　　4   μc/os_Ⅱ與ShortStack的結合

    因為μc/os_Ⅱ嵌入式操作系統代碼和ShortStack應用程序代碼的固有的特征，兩者可以有機的結合在一起。μcos_Ⅱ由系統服務(wù)，如郵箱、內存管理、消息隊列、信號量管理等，對于這些服務(wù)是在OS_CFG.h定義了的，當設計的系統要使用這些服務(wù)時(shí)只需要將定義的值改為1即可。將ShortStack應用程序中的常量定義全部放在OS_CFG.h中。這樣可以同時(shí)對操作系統各種服務(wù)函數和ShortStack 的API和APP函數實(shí)現了裁減。

   將ShortStack應用程序當作μcos_Ⅱ操作系統的一個(gè)任務(wù)運行。先定義堆棧，以便保存本任務(wù)在任務(wù)切換時(shí)單片機的寄存器的當前值，當μcos_Ⅱ下次調度到該任務(wù)運行時(shí)就可以從堆?；謴虲PU的值，從而該任務(wù)繼續運行。程序如下：

　　OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE];  //任務(wù)Task1的任務(wù)堆棧

　　OS_STK ShortStackStk[TASK_STK_SIZE];  //ShortStack的任務(wù)堆棧

　　…　　//其他任務(wù)堆棧

　　Void main（void）

　　{

　　OSInit();

　　OSTaskCreat(Task1，（void *）0,& TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1],0);

　　OSTaskCreat(ShortStack，（void *）0,& ShortStackStk[0],2);

　　…　　//創(chuàng )建其他任務(wù)

　　OSStart();

　　return 0;

　　}

　　void ShortStack(void)

　　{

　　lonInit();

　　for(; ; )

　　{

    lonEventHandler();//周期性調用檢查是否有任何LonWorks事件要處理

　　}

　　}

　　由于μc/os_Ⅱ操作系統沒(méi)有任何的硬件驅動(dòng)，所以用戶(hù)自己將ShortStack串口驅動(dòng)、輸入輸出隊列操作部分擴展為該操作系統的一部分。此外，系統可以添加其他特定的任務(wù)，通過(guò)系統調度，實(shí)現節點(diǎn)的合理利用，增加節點(diǎn)的實(shí)用性。如圖4所示。

　　最后，將帶有TP/FT-10F控制模塊的MSP430F149芯片接入Gizmo4開(kāi)發(fā)板，通過(guò)Nodebuilder開(kāi)發(fā)工具編譯，進(jìn)入調試界面，利用LonMaker連接為兩節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )，測試兩節點(diǎn)是否通訊。

圖4  軟件結構圖

　　5  結束語(yǔ)

   MSP430F149是16bit的RISC微處理器，該處理器特別適用于手持式設備以及高性?xún)r(jià)比、低功耗的網(wǎng)絡(luò )設備，它集成了中斷控制、功率控制、存儲控制、UART、PWM、ADC等豐富的資源。由于工業(yè)、家庭網(wǎng)絡(luò )化的需求，以及LonWorks總線(xiàn)便捷的入網(wǎng)方式，可以使該多用途智能節點(diǎn)分散自制，每個(gè)節點(diǎn)一方面分散地解決其特定的任務(wù)，另一方面通過(guò)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的通訊，解決節點(diǎn)之間的信息傳輸，實(shí)現分散基礎上的融合。上位機要完成對LON 網(wǎng)絡(luò )的監控與管理功能，二者之間必須能進(jìn)行動(dòng)態(tài)數據交換。LON 總線(xiàn)技術(shù)還提供了DDE Server 軟件。DDE Server 能夠實(shí)現LON網(wǎng)絡(luò )和任何具有DDE 功能的Windows 應用程序間交換網(wǎng)絡(luò )變量和信息。系統提供給用戶(hù)一個(gè)十分友好的人機界面，用戶(hù)可通過(guò)上位機設置各節點(diǎn)實(shí)時(shí)運行情況以及歷史運行記錄、打印等。

    本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：運用ShortStack技術(shù)，設計了以MSP149為主處理器，Neuron芯片為微處理器的通用節點(diǎn)，與Lonworks總線(xiàn)實(shí)現通訊連接，并可擴展多種用途，具有很好的實(shí)用和經(jīng)濟價(jià)值。

　　參考文獻

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