基于Lonworks總線的嵌入式智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　OS_CPU_C.C要求編寫六個(gè)簡(jiǎn)單的c函數(shù)：OSTaskSiklnit()；OSTaskCreateHook()；OSTaskDelHook()；OSTaskSwHook()；OSTaskStatHook()；OSTimeTickHook()唯一必要的函數(shù)是OSTaskStklnit()，其它五個(gè)函數(shù)必須聲明但沒(méi)必要包含。對(duì)于OSTaskStklnit()而言，OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()通過(guò)調(diào)用OSTaskStkInit()來(lái)初始化任務(wù)的堆棧結(jié)構(gòu)，OSTaskStkInit()返回堆棧指針?biāo)傅牡刂?，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要求編寫四個(gè)簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言函數(shù)：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(yùn)行高優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù)函數(shù)OSStartHighRdy()必須調(diào)用OSTaskSwHook()，因?yàn)镺STaskSwHook()可以通過(guò)檢查OSRunning而確定是OSStartHighRdy()在調(diào)用它(OSRunning為FALSE)還是正常的任務(wù)切換在調(diào)用它(OSRunning為TRUE)。OSStartHighRdy()還必須在最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)恢復(fù)之前和調(diào)用OSTaskSwHook()之后設(shè)置OSRunning為TRUE。

　　(2)OSCtxSw()、OSIntCtxSw()：上下文切換函數(shù)任務(wù)級(jí)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(jí)的切換由OSIntExit()通過(guò)調(diào)用OSintCtxSw()來(lái)執(zhí)行切換功能。

　　(3)OSTickISR()：定時(shí)中斷函數(shù)OSTickISR()函數(shù)主要負(fù)責(zé)進(jìn)人中斷時(shí)保存處理器寄存器內(nèi)容，完成任務(wù)切換退出時(shí)恢復(fù)處理器寄存器內(nèi)容并返回，相當(dāng)于中斷服務(wù)程序的入口。

　　4   μc/os_Ⅱ與ShortStack的結(jié)合

    因?yàn)?mu;c/os_Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)代碼和ShortStack應(yīng)用程序代碼的固有的特征，兩者可以有機(jī)的結(jié)合在一起。μcos_Ⅱ由系統(tǒng)服務(wù)，如郵箱、內(nèi)存管理、消息隊(duì)列、信號(hào)量管理等，對(duì)于這些服務(wù)是在OS_CFG.h定義了的，當(dāng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)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(yīng)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(duì)操作系統(tǒng)各種服務(wù)函數(shù)和ShortStack 的API和APP函數(shù)實(shí)現(xiàn)了裁減。

   將ShortStack應(yīng)用程序當(dāng)作μcos_Ⅱ操作系統(tǒng)的一個(gè)任務(wù)運(yùn)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(jī)的寄存器的當(dāng)前值，當(dāng)μcos_Ⅱ下次調(diào)度到該任務(wù)運(yùn)行時(shí)就可以從堆?；謴?fù)CPU的值，從而該任務(wù)繼續(xù)運(yùn)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(diào)用檢查是否有任何LonWorks事件要處理

　　}

　　}

　　由于μc/os_Ⅱ操作系統(tǒng)沒(méi)有任何的硬件驅(qū)動(dòng)，所以用戶自己將ShortStack串口驅(qū)動(dòng)、輸入輸出隊(duì)列操作部分?jǐn)U展為該操作系統(tǒng)的一部分。此外，系統(tǒng)可以添加其他特定的任務(wù)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的合理利用，增加節(jié)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(diào)試界面，利用LonMaker連接為兩節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，測(cè)試兩節(jié)點(diǎn)是否通訊。

圖4  軟件結(jié)構(gòu)圖

　　5  結(jié)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(shè)備以及高性價(jià)比、低功耗的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它集成了中斷控制、功率控制、存儲(chǔ)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總線便捷的入網(wǎng)方式，可以使該多用途智能節(jié)點(diǎn)分散自制，每個(gè)節(jié)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(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通訊，解決節(jié)點(diǎn)之間的信息傳輸，實(shí)現(xiàn)分散基礎(chǔ)上的融合。上位機(jī)要完成對(duì)LON 網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控與管理功能，二者之間必須能進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換。LON 總線技術(shù)還提供了DDE Server 軟件。DDE Server 能夠?qū)崿F(xiàn)LON網(wǎng)絡(luò)和任何具有DDE 功能的Windows 應(yīng)用程序間交換網(wǎng)絡(luò)變量和信息。系統(tǒng)提供給用戶一個(gè)十分友好的人機(jī)界面，用戶可通過(guò)上位機(jī)設(shè)置各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況以及歷史運(yùn)行記錄、打印等。

    本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：運(yùn)用ShortStack技術(shù)，設(shè)計(jì)了以MSP149為主處理器，Neuron芯片為微處理器的通用節(jié)點(diǎn)，與Lonworks總線實(shí)現(xiàn)通訊連接，并可擴(kuò)展多種用途，具有很好的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)

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