基于μC／OS-II的顯示控制系統(tǒng)開發(fā)

引 言
隨著性能的提高和價格的降低，越來越多的嵌入式應用采用了ARM處理器。在強大功能及豐富外設的支持下，嵌入式實時操作系統(tǒng)憑借較高的開發(fā)效率、可維護性和可靠性成為開發(fā)設計的理想選擇。
μC／OS-II是一個完整的、可移植、可裁減的占先式實時多任務內(nèi)核。它是用ANSI C語言編寫的，包含一小部分匯編語言代碼，可以供不同架構的微處理器使用。μC／OS由美國人Jean J．Labrosse于1992年完成，1998年發(fā)展到μC／OS-II，目前的版本為μC／OS-II v2．83。2000年，μC／OS得到美國航空管理局(FAA)的認證，可以用于飛行器中。作為一個典型的嵌入式操作系統(tǒng)，μC／OS-II的應用非常廣泛，如照相機、醫(yī)療器械、音響設備、發(fā)動機控制、高速公路電話系統(tǒng)、自動提款機等等。
本文主要討論了μC／OS-II環(huán)境下中斷按鍵消抖處理及LCD多級菜單顯示的實現(xiàn)問題，并通過一款產(chǎn)品的實例設計闡述了中斷按鍵的處理流程以及多級菜單顯示的程序框架。

1 顯示控制系統(tǒng)硬件設計
本設計采用基于Cortex-M3架構的ARM處理器LM3S1960和液晶顯示器HS240128A作為顯示控制系統(tǒng)的核心，按鍵采用中斷的方式。顯示控制系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。

LM3S1960是Luminary公司推出的高性價比微處理器。它具有256 KBFlash，64 KB RAM，4個32位定時器，6個運動控制PWM，3個UART，2個I2C，2個SSI以及60個用戶可用I／O。LM3S1960最高運行頻率為50 MHz，其所有GPIO輸入可觸發(fā)中斷，支持IRDA的UART，非常適合嵌入式控制系統(tǒng)。
HS240128A是240×128圖形點陣液晶顯示模塊，采用T6963C作為內(nèi)置控制器，內(nèi)置字符發(fā)生器和32 KB顯示緩沖區(qū)，具有接口簡單、控制指令集功能齊全的特點。

2 中斷按鍵消抖處理
在按鍵數(shù)目較多的情況下，一般采用掃描查詢的方式。本設計中按鍵全部采用中斷的方式，主要是考慮到按鍵數(shù)目不多，且處理器的每一個引腳都具有中斷功能，實現(xiàn)簡單，響應速度快。
在按鍵的過程中容易產(chǎn)生抖動，沒有按鍵按下有時也可能會有干擾脈沖，如果不加以處理，容易引起誤操作。所以，消除抖動是按鍵處理的必要過程。在一般的處理器中，消抖處理多采用延時判斷的方法，這種方法不適合在操作系統(tǒng)中實現(xiàn)。因為在中斷中加入大的時延，會大大降低系統(tǒng)的實時性和響應速度，所以本設計采用圖2所示的處理方法。

圖2(a)為按鍵中斷處理程序流程。為了提高中斷的實時性，在中斷處理過程中盡可能進行少的操作。本設計中只進行了保存鍵值和發(fā)送按鍵中斷信號量的操作，大大提高了中斷響應的實時性。
圖2(b)為按鍵處理任務流程。在完成初始化后，任務開始等待中斷發(fā)過來需要判斷的原始按鍵值的信號量()SSemPend(C)SKeyRawSem，O，err)。其中的參數(shù)OSKeyRawSem是原始按鍵中斷信號量。如果沒有信號量發(fā)過來，那么任務會在這里被掛起。接收到后首先關閉按鍵中斷，進行系統(tǒng)延時OSTimeDlyHMSM(0，0，0，JitterTime)，JitterTime是延時時間。在這個延時的過程中，會進行任務的調(diào)度，本任務也會被掛起，直到延時結束，重新被加入等待任務列表。在延時結束任務重新獲得CPU后，進行按鍵的再次判斷，判斷是否真的發(fā)生了按鍵中斷。如果判斷正確，則需要等待按鍵的松開。在判斷是否松開的過程中，同樣加入了系統(tǒng)延時判斷OSTimeDly-HMSM(0，0，0，CheckTime)，CheckTime是每次檢測延時的時間。按鍵松開后，任務發(fā)送按鍵信號量給其他任務使用OSSemPost(OSKeySem)，其中OSKeySem為經(jīng)過確認的按鍵中斷。如果判斷錯誤，則清除鍵值。最后，打開按鍵中斷，重新等待新的按鍵中斷。