基于ARM7支持觸摸屏和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

　　摘要：本文介紹了μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和μC/GUI在ARM7處理器上的移植方法，以及如何利用嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和管理各種任務(wù)。重點(diǎn)討論了μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植方法和μC/GUI的移植技術(shù)，并提供了一種簡(jiǎn)單有效的去除觸摸屏抖動(dòng)的方法;最后通過(guò)應(yīng)用實(shí)例對(duì)任務(wù)的劃分和界面的操作進(jìn)行了說(shuō)明。

　　關(guān)鍵詞：觸摸屏;μC/GUI;μC/OS-II;ARM7

　　概述

　　隨著信息技術(shù)的發(fā)展，支持圖形界面的觸摸操作和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到航空航天、軍事、消費(fèi)類(lèi)電子、通訊設(shè)備等領(lǐng)域。mC/OS-II操作系統(tǒng)是一種占先式、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，由于其內(nèi)核可拆減、可剝離性，使得它在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。它不僅減小了因?yàn)橄到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)缺陷帶來(lái)的不可靠因素，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)的控制實(shí)時(shí)性，從軟件方面進(jìn)一步增強(qiáng)了ARM控制系統(tǒng)的性能。另外，新版本的mC/OS-II已經(jīng)通過(guò)了FAA認(rèn)證，很適合應(yīng)用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的嵌入式工業(yè)控制領(lǐng)域，如目前應(yīng)用較廣泛的軍用戰(zhàn)斗機(jī)、攻擊機(jī)和火控系統(tǒng)等。

　　支持圖形界面操作(mC/GUI)是一種較為流行的人機(jī)交互系統(tǒng)，它能夠提供了友好的人機(jī)交互平臺(tái)，使得微處理器成為大多數(shù)人都能夠使用和接受的工具。與PC機(jī)不同，由于mC/OS-II基本為“黑盒”式操作系統(tǒng)，對(duì)人機(jī)界面的控制與開(kāi)發(fā)需比較復(fù)雜的編程技術(shù)和時(shí)序控制技術(shù)。ARM7嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)mC/GUI的要求更高，包括輕型、占用資源少、高性能、高可靠性及可配置等。因此，如何將ARM7、mC/GUI、mC/OS-II、觸摸屏驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，在ARM7上進(jìn)行運(yùn)行并完成用戶想實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，成為在嵌入式操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　mC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)的移植

　　mC/OS-II作為操作系統(tǒng)的內(nèi)核，主要的任務(wù)就是完成多任務(wù)之間的調(diào)度和同步，協(xié)調(diào)各個(gè)硬件源不會(huì)沖突。與其它嵌入式操作系統(tǒng)相比，它具有系統(tǒng)透明、可拆減、接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。下面就如何在S3C44B0進(jìn)行操作系統(tǒng)移植和修改作簡(jiǎn)要的描述：

　　(1)重新修改OS_CPU.H文件

　　a)定義數(shù)據(jù)類(lèi)型：mC/OS-Ⅱ不使用C語(yǔ)言中的short、int、long等與處理器類(lèi)型有關(guān)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，而代之以移植性強(qiáng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，這樣既直觀又便于移植;

　　b)定義堆棧增長(zhǎng)類(lèi)型和ARM運(yùn)行的模式：雖然ARM處理器對(duì)堆棧向上與向下的兩種增長(zhǎng)方式都予以支持，但由于編譯器ADS僅支持堆棧從上往下，并且必須是滿遞減堆棧，所以在文件中用來(lái)定義堆棧增長(zhǎng)方式的常量OS_STK_GROWTH 的值為1;

　　c)需對(duì)外部函數(shù)聲明：如在mC/OS-II.h頭文件中，有些要移植的函數(shù)已經(jīng)聲明，包括：OSTaskStkInit()、OSIntCtxSw(void)、OSStartHighRdy(void) 。

　　(2)修改OS_CPU_C.C文件

　　a)任務(wù)堆棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit()：在編寫(xiě)任務(wù)堆棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit()之前，必須先根據(jù)處理器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)確定任務(wù)的堆棧結(jié)構(gòu);

　　b)鉤子函數(shù)：mC/OS-II為了用戶在系統(tǒng)函數(shù)中書(shū)寫(xiě)自己的代碼而預(yù)置了一些鉤子函數(shù)(如OSTimeTickHook)，這些函數(shù)在移植時(shí)可全為空函數(shù)，可根據(jù)用戶的需要添加。

　　(3)重點(diǎn)編寫(xiě)OS_CPU_A.S文件a)開(kāi)/關(guān)中斷函數(shù)：在ARM7處理器核中可利用改變程序狀態(tài)寄存器CPSR中的相應(yīng)控制位實(shí)現(xiàn);

　　b)OSStartHighRdy(void)：OSStart()函數(shù)調(diào)用OSStartHighRdy()來(lái)使就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行;

　　c)OS_TASK_SW(void)：μC/OS-II通過(guò)調(diào)用OSSched()函數(shù)來(lái)完成任務(wù)調(diào)度的，OSSched()先將最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的地址裝載到OSTCBHighRdy，再通過(guò)調(diào)用OS_TASK_SW()執(zhí)行任務(wù)級(jí)的任務(wù)切換，OS_TASK_SW主要完成保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，完成用于的任務(wù)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng);

　　d)OSIntCtxSw(void)：OSIntExit()通過(guò)調(diào)用OSIntCtxSw()，在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行任務(wù)切換功能。

　　e)時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)：在本移植中，只使用了ARM的IRQ中斷。由于不同的ARM芯片的中斷系統(tǒng)并不完全一樣，因此不可能編寫(xiě)出對(duì)所有使用ARM核的處理器通用的中斷及節(jié)拍移植代碼，但是這是后續(xù)任務(wù)管理中重點(diǎn)需要操作系統(tǒng)進(jìn)行處理的，OSTickISR的實(shí)現(xiàn)代碼見(jiàn)程序清單。

　　程序清單 OSTickISR()

　　OSTickISR

　　STMFD SP!, {R0-R3,R12,LR}

　　BL OSIntEnter

　　BL user_function ;調(diào)用用戶

　　處理的中斷處理程序

　　BL OSIntExit

　　LDMFD SP!,{R0-R3,R12,LR}

　　S3C44B0觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序編制

　　本文采用固定參考電壓模式，在驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要關(guān)注時(shí)鐘端、輸入端和輸出端的時(shí)序特性。首先檢測(cè)PENIRQ是否為低電平，只有觸摸屏有接觸時(shí)此位才會(huì)為低電平。利用軟件模擬DIN、DOUT和DCLK上的三線串行傳輸時(shí)序，將讀取的X或Y坐標(biāo)數(shù)值的控制字串行送人ADS7843，然后再?gòu)膶?duì)應(yīng)的函數(shù)讀出該坐標(biāo)值，獲取坐標(biāo)值的源程序如下：

　　int TOUCH_X_MeasureX(void)

　　{

　　X=ReadTouchXY(CHX);

　　return X;

　　}

　　int TOUCH_X_MeasureY(void)

　　{

　　Y=ReadTouchXY(CHY);

　　return Y;

　　}