基于μC/OS-II實(shí)時(shí)系統(tǒng)的CAN總線遠(yuǎn)程通信模塊設(shè)計(jì)

　　3. μC/OS-II在2407上的移植

　　絕大部分μC/OS-II的源碼是用移植性很強(qiáng)的ANSI C寫的，只有和微處理器硬件相關(guān)的那部分是用匯編語(yǔ)言寫的。而TI公司提供的編譯器Code Composer Studio (C2000) V2.20支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言開發(fā)，筆者在此編譯器的基礎(chǔ)上完成了μC/OS-II的移植。移植工作主要集中在三個(gè)文件的修改工作：修改頭文件OS_CPU.H相關(guān)的內(nèi)容，包括：數(shù)據(jù)類型定義、堆棧增長(zhǎng)方向、中斷相關(guān)的一些宏定義等;OS_CPU_C.C中編寫任務(wù)堆棧初始化函數(shù)及系統(tǒng)HOOK函;OS_CPU_A.ASM中編寫四個(gè)匯編語(yǔ)言函數(shù)：OSStartHighRdy(), OSCtxSw(), OSIntCtxSw()和OsTickISR()。

　　具體移植過(guò)程由于不是本文重點(diǎn)，恕筆者不再詳述。

　　4. 基于緩沖隊(duì)列支持下的CAN總線驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　驅(qū)動(dòng)程序是連接底層的硬件和上層的API函數(shù)的紐帶，有了驅(qū)動(dòng)程序模塊，就可以把操作系統(tǒng)的API函數(shù)和底層的硬件分開來(lái)。任何一個(gè)硬件的改變、刪除或者添加，只需要隨之改變、刪除或者添加提供給操作系統(tǒng)的相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序就可以了，并不會(huì)影響到API函數(shù)的功能，更不會(huì)影響到用戶的應(yīng)用程序。同時(shí)，為了保證在實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，對(duì)硬件訪問(wèn)的唯一性，系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序要受控于相應(yīng)的操作系統(tǒng)的多任務(wù)之間的同步機(jī)制。

　　(1) μC/OS-II的通信機(jī)制

　　μC/OS-II在處理任務(wù)之間的通信和同步的時(shí)候，主要通過(guò)以下幾種方式：信號(hào)量(Semaphore)，郵箱(Mailbox)，消息隊(duì)列(Queue)和互斥信號(hào)量(Mutex)。具體的通過(guò)事件控制塊(ECB)來(lái)實(shí)現(xiàn)。μC/OS-II中定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)OS_EVENT能夠維護(hù)任務(wù)間通信和同步的所有信息，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅包含了事件本身的定義，如信號(hào)量的計(jì)數(shù)器、指向郵箱的指針、指向消息隊(duì)列的指針數(shù)組、互斥量中能否獲得資源的Flag和正在使用該互斥量的任務(wù)，還定義了等待該事件的所有任務(wù)列表。事件發(fā)生后，等待的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。

　　(2) 緩沖隊(duì)列的設(shè)計(jì)和通信任務(wù)的配合

　　在微機(jī)系統(tǒng)中,一般串行設(shè)備或者其他字符型設(shè)備都存在外設(shè)處理速度和CPU速度不匹配的問(wèn)題，所以需要建立相應(yīng)的緩沖區(qū)。向CAN口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只要把數(shù)據(jù)寫到緩沖區(qū)，然后由CAN控制器逐個(gè)取出往外發(fā)送。從CAN口接收數(shù)據(jù)時(shí)，往往等收到若干個(gè)字節(jié)后才需要CPU進(jìn)行處理，所以這些預(yù)收的數(shù)據(jù)可以先存在緩沖區(qū)。緩沖區(qū)可以設(shè)置收到若干個(gè)字節(jié)后再中斷CPU，這樣就避免了因?yàn)镃PU的頻繁中斷而降低系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

　　在對(duì)緩沖區(qū)讀寫的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到想發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，緩沖區(qū)已滿;想去讀的時(shí)候，接受緩沖卻是空的。對(duì)于用戶程序端，采用傳統(tǒng)的查詢工作方式，頻繁的讀取使得程序效率大為降低。如果引入讀、寫兩個(gè)信號(hào)量分別對(duì)緩沖區(qū)兩端的操作進(jìn)行同步，問(wèn)題自然解決：用戶任務(wù)想寫但緩沖區(qū)滿時(shí)，在信號(hào)量上休眠，讓CPU運(yùn)行別的任務(wù)，待ISR從緩沖區(qū)讀走數(shù)據(jù)后喚醒這個(gè)休眠的任務(wù);類似的，用戶任務(wù)想讀但緩沖區(qū)空時(shí)，也可以在信號(hào)量上休眠，待外部設(shè)備有數(shù)據(jù)來(lái)了再喚醒。其中，μC/OS-II的信號(hào)量提供了超時(shí)等待機(jī)制，CAN端口本身也有超時(shí)讀寫能力。

　　接受和發(fā)送的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：

　　typedef struct {

　　INT16U BufRxCtr; //接受緩沖中的字符的數(shù)目

　　OS_EVENT BufRxSem; //接受信號(hào)量

　　INT8U BufRxInPtr; //接收緩沖中下一個(gè)字符的寫入位置

　　INT8U BufRxOutPtr; //接收緩沖中下一個(gè)待讀出字符的位置

　　INT8U BufRx[CAN_BUF_SIZE]; //接收環(huán)形緩沖區(qū)的大小

　　INT16U BufTxCtr; //發(fā)送緩沖中字符的數(shù)目

　　OS_EVENT BufTxSem; //發(fā)送信號(hào)量

　　INT8U BufTxInPtr; //發(fā)送緩沖中下一個(gè)字符的寫入位置

　　INT8U BufTxOutPtr; //發(fā)送緩沖中下一個(gè)待讀出字符的位置

　　INT8U BufTx[CAN_BUF_SIZE]; //發(fā)送環(huán)形緩沖區(qū)的大小

　　}CAN_BUF;

　　其他接口函數(shù)如下：

　　Void CanInitHW ( ); //設(shè)置CAN控制器端口中斷向量

　　Void CANSendMsg ( ); //向CAN控制器端口發(fā)送數(shù)據(jù)

　　Void CANReceiveMsg ( ); //從CAN控制器端口接受數(shù)據(jù)