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)

圖3 基于緩沖隊(duì)列的CAN通信過程

　　基于緩沖隊(duì)列支持下的CAN通信任務(wù)通信過程如圖3所示。

　　在該通信任務(wù)中，采用查詢方式發(fā)送，中斷方式接收，任何時(shí)候只要沒有關(guān)中斷，中斷任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于其他任何任務(wù)?？梢哉f，該任務(wù)是“基于中斷響應(yīng)”的。這樣處理的好處是能夠最大的保證了通信的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也使得系統(tǒng)資源的利用率大大提高(相比于收發(fā)都采用查詢的方式)。任務(wù)間的通信和同步通過郵箱和信號(hào)量機(jī)制進(jìn)行。

　　當(dāng)用戶應(yīng)用程序(或任務(wù))要求進(jìn)行遠(yuǎn)程CAN通信的時(shí)候，應(yīng)用程序(或任務(wù))先要獲得BufTxSem并向發(fā)送緩沖區(qū)BufTx裝入報(bào)文，寫入緩沖區(qū)結(jié)束后釋放信號(hào)量BufTxSem，通過郵箱通知CAN通信任務(wù)處理報(bào)文并完成報(bào)文的發(fā)送。

　　當(dāng)總線發(fā)來報(bào)文時(shí)，接受節(jié)點(diǎn)的CAN控制器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)接收中斷，當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)被掛起，CAN通信任務(wù)被激活并搶占運(yùn)行，獲取信號(hào)量BufRxSem，然后從總線上讀取報(bào)文并寫入緩沖區(qū) ，寫入結(jié)束后釋放信號(hào)量BufRxSem，并通過郵箱通知相應(yīng)的用戶應(yīng)用程序(或任務(wù));應(yīng)用程序(或任務(wù))通過獲得信號(hào)量BufRxSem從緩沖區(qū)內(nèi)讀取相應(yīng)的報(bào)文信息。

　　(3) μC/OS-II的中斷任務(wù)的處理

　　在μC/OS-II中，中斷服務(wù)程序一般用匯編語言來寫。以下是中斷服務(wù)程序的示意代碼：

　　Void UserISR( void ) {

　　保存全部CPU寄存器;

　　調(diào)用OSIntEnter或OSIntNesting直接加1;

　　執(zhí)行用戶代碼做中斷服務(wù);

　　調(diào)用OSIntExit;

　　恢復(fù)所有CPU寄存器;

　　執(zhí)行中斷返回指令;

　　}

　　μC/OS-II提供了兩個(gè)ISR與內(nèi)核的接口函數(shù)：OSIntEnter和OSIntExit。OSIntEnter通知內(nèi)核中斷服務(wù)程序開始運(yùn)行了，并把一個(gè)全局變量OSIntNesting加1。此中斷嵌套計(jì)數(shù)器可以確保所有中斷處理完成后再作任務(wù)調(diào)度。另一個(gè)接口函數(shù)OSIntExit則通知內(nèi)核，中斷服務(wù)已結(jié)束。根據(jù)相應(yīng)情況，返回被中斷點(diǎn)(可能是一個(gè)任務(wù)或者被嵌套的中斷服務(wù)程序)或由內(nèi)核作任務(wù)調(diào)度。

　　用戶編寫的ISR必須被安裝到某一位置，以便中斷發(fā)生后，CPU根據(jù)相應(yīng)的中斷向量運(yùn)行準(zhǔn)確的服務(wù)程序。許多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)都提供了安裝、卸載中斷服務(wù)程序的API接口函數(shù)，有些成熟的RTOS甚至對(duì)中斷控制器的管理都有相應(yīng)的API函數(shù)。但 μC/OS-II內(nèi)核沒有提供類似的接口函數(shù)，需要用戶在對(duì)應(yīng)的CPU移植中自己實(shí)現(xiàn)。在DSP2407中，我們可以在設(shè)計(jì)中斷向量表的時(shí)候把用戶的中斷入口寫好，這樣一旦CAN通信接受中斷發(fā)生時(shí)，DSP2407就能自動(dòng)從中斷向量表里讀取相應(yīng)的程序入口，進(jìn)而跳轉(zhuǎn)執(zhí)行用戶的ISR程序。

　　結(jié)束語

　　基于RTOS平臺(tái)上開發(fā)用戶的應(yīng)用程序，便于在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核下實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理，可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，進(jìn)一步提高應(yīng)用程序的可移植性和可維護(hù)性。基于本文原理開發(fā)的應(yīng)用于集散式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的CAN總線遠(yuǎn)程通信構(gòu)件具有良好的可擴(kuò)充性和移植性，對(duì)各種實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況能夠進(jìn)行靈活的配置和設(shè)定，真正實(shí)現(xiàn)了通信模塊驅(qū)動(dòng)程序的封裝。