【文章內(nèi)容簡介】 制。 按照 ZY17120 芯片說明書的電路圖焊接外圍的電路后，與開發(fā)板上的接線如下： 引腳配置： MOSITX(PA3) SSELFSS(PA1) SCLKCLK(PA0) MISORX(PA2) 錄音可以在 SPI 和獨(dú)立方式下進(jìn)行，經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在獨(dú)立方式下錄音的效果比在 SPI 方式清晰 很多，所以在錄音的時(shí)候采用了獨(dú)立方式，播放的時(shí)候采用了 SPI 方式。 數(shù)碼管模塊 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 ZLG7289B 是廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司自行設(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示驅(qū)動及鍵盤掃描管理芯片，可直接驅(qū)動 8 位共陰式數(shù)碼管（或 64 只獨(dú)立 LED），同時(shí)還可以掃描管理多達(dá) 64 只按鍵。 ZLG7289B 內(nèi)部含有顯示譯碼器，可直接接受 BCD 碼或 16 進(jìn)制碼，并同時(shí)具有 2 種譯碼方式。此外，還具有多種控制指令，如消隱﹑閃爍﹑左移﹑右移﹑段尋址等。 ZLG7289B 采用 SPI 串行總線與微控制器接口，僅占用少數(shù)幾根 I/O 口線。利用片選信號，多片 ZLG7289B 還可以并接在一起使用，能夠方便地實(shí)現(xiàn)多于 8 位的顯示或多于 64 只按鍵的應(yīng)用。 按照 ZLG7289B 芯片說明書的電路圖焊接外圍的電路，驅(qū)動兩組兩位的 LED七段數(shù)碼管，與開發(fā)板的通信是模擬 SPI 方式，接線如下： 引腳配置： CSFSS(PC4) CLKCLK(PC5) DIORX(PC6) 顯示屏模塊 我們選用了基于 ST7920控制器的中文圖形 128X64的 LCD 顯示屏， ST7920 控制器系列中文圖形液晶模塊的軟件特性主要由 ST7920 控制驅(qū)動器決定。 ST7920 同時(shí)作為控制器和驅(qū)動器，它可提供 33 路 輸出和 64 路 seg輸出。在驅(qū)動器 ST7921 的配合下，最多可以驅(qū)動 256 32 點(diǎn)陣液晶。 ST7920特性如下： ? 提供 8 位， 4 位并行接口及串行接口可選 ? 并行接口適配 M6800 時(shí)序 ? 自動電源啟動復(fù)位功能 ? 內(nèi)部自建振蕩源 ? 64 16 位字符顯示 RAM（ DDRAM 最多 16 字符 4 行， LCD 顯示范圍 16 2行） ? 2M 位中文字型 ROM（ CGROM），總共提供 8192 個(gè)中文字型（ 16 16 點(diǎn)陣） ? 16K 位半寬字型 ROM(HCGROM)，總共提供 126 個(gè)西文字型（ 16 8 點(diǎn)陣） ? 64 16 位字符產(chǎn)生 RAM（ CGRAM） ? 15 16 位總共 240 點(diǎn)的 ICON RAM（ ICONRAM） LCD 顯示屏模塊與開發(fā)板的通信是模擬 SPI 方式，接線如下： 引腳配置： SIDTX(PB2) CSFSS(PB0) SCKCLK(PB1) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 模塊 Freescale 的 MC13213 是第二代標(biāo)準(zhǔn) ZigBee 無線通信平臺 ,在 9x9x1mm 71引腳 LGA 封裝中集成了低功耗的 RF 收發(fā)器和 8 位微控制器， MC13213 器件具有 60KB 的閃存， MC1321x 解決方案能在簡單的點(diǎn)對點(diǎn)連接到完整的 ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中用作無線連接，小占位面積封裝中的無線電收發(fā)器和微控制器的組合使它成為成本效益的解決方案， MC1321x 中的 RF 收發(fā)器工作在 ISM 頻段，和 標(biāo)準(zhǔn)兼容，收發(fā)器包括低噪音放大器 ,1mW 的 RF 輸出功率 ,帶 VCO 的功率放大器 (PA),集成的發(fā)送 /接收開關(guān) ,板內(nèi)的電源 穩(wěn)壓器以及完全的擴(kuò)展頻譜的編碼和譯碼， MC1321x 中的微控制器是基于 HCS08 系列微控制器單元(MCU),HCS08 A 版本 ,高達(dá) 60KB 的閃存和 4KB 的 RAM。 MC13213 芯片主要性能 ? SIP 系統(tǒng)單封裝； ? 集成符合 ； ? 優(yōu)良的無線接收靈敏度（ 94dbm ）和強(qiáng)大的抗干擾性能； ? 40MHCSO8 內(nèi)核， 60KB FLASH 及 4K RAM； ? RF 輸出功率 27dbm+4dbm，可通過軟件編程設(shè)置 ； ? 硬件支持 CSMA/CA 功能； ? 寬電壓范圍： ～ V； ? 集成 8 位鍵盤中斷 KBI 和 8 通道 10 位模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC，以及低壓檢測 LVD； ? 片內(nèi)看門狗定時(shí)器 COP。 與開發(fā)板通信采用串行通信模式，接線如下： 引腳配置： TTL/TPD2(U1RX) TTL/RPD3(U1TX) 另一個(gè) ZIGBEE 無線模塊，采用與電腦 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口聯(lián)線，順舟科技提供一個(gè)底座，底座中使用了 SP3232 電平轉(zhuǎn)換器，方便與電腦的標(biāo)準(zhǔn)串口通信。 主要由六個(gè)按鍵組成，與開發(fā)板的六個(gè) GPIO 口相連，采用低電平觸發(fā)，在沒有銨下的時(shí)候處于高電平，接一個(gè) 10K 的電阻連接到 電源。 與開發(fā)板的接線如下： 引腳配置： K1PF1 K2PF2 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 K3PF3 K4PF5 K5PF6 K6PF7 軟件介紹 uC/OSII 介紹 uC/OSII 簡介 u C / O S 是一種免費(fèi)公開源代碼、結(jié)構(gòu)小巧、具有可剝奪實(shí)時(shí)內(nèi)核的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 μ C/OSII 的前身是 μ C/OS，最早出自于 1992 年美國嵌入式系統(tǒng)專家 Jean 在《嵌入式系統(tǒng)編程》雜志的 5 月和 6 月刊上刊登的文章連載，并把μ C/OS 的源碼發(fā)布在該雜志的 B B S 上。 μ C/OS 和μ C/OSII 是專門為計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的， 絕大部分代碼是用 C 語言編寫的。 CPU 硬件相關(guān)部分是用匯編語言編寫的、總量約 200 行的匯編語言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的 CPU 上。用戶只要有標(biāo)準(zhǔn)的 ANSI 的 C 交叉編譯器，有匯編器、連接器等軟件工具，就可以將μ C/OSII 嵌人到開發(fā)的產(chǎn)品中。μ C/OSII 具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)， 最小內(nèi)核可編譯至 2KB 。μ C/OSII 已經(jīng)移植到了幾乎所有知名的 CPU 上。 嚴(yán)格地說 uC/OSII 只是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，它僅僅包含了任務(wù)調(diào)度，任務(wù)管理，時(shí)間管理，內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信和同步等基本功能。沒有提供輸入輸出管理，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)等額外的服務(wù)。但由于 uC/OSII 良好的可擴(kuò)展性和源碼開放，這些非必須的功能完全可以由用戶自己根據(jù)需要分別實(shí)現(xiàn)。 uC/OSII 目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于優(yōu) 先級調(diào)度的搶占式的實(shí)時(shí)內(nèi)核，并在這個(gè)內(nèi)核之上提供最基本的系統(tǒng)服務(wù)，如信號量，郵箱，消息隊(duì)列，內(nèi)存管理，中斷管理等。 uC/OSII 任務(wù)管理 uC/OSII 中最多可以支持 64 個(gè)任務(wù)，分別對應(yīng)優(yōu)先級 0～ 63，其中 0 為最高優(yōu)先級。 63 為最低級，系統(tǒng)保留了 4 個(gè)最高優(yōu)先級的任務(wù)和 4 個(gè)最低優(yōu)先級的任務(wù)，所有用戶可以使用的任務(wù)數(shù)有 56 個(gè)。 uC/OSII 提供了任務(wù)管理的各種函數(shù)調(diào)用，包括創(chuàng)建任務(wù)，刪除任務(wù)，改變?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級，任務(wù)掛起和恢復(fù)等。 系統(tǒng)初始化時(shí)會自動產(chǎn)生兩個(gè)任務(wù)：一個(gè)是空閑任務(wù) ，它的優(yōu)先級最低，改北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 任務(wù)僅給一個(gè)整形變量做累加運(yùn)算；另一個(gè)是系統(tǒng)任務(wù)，它的優(yōu)先級為次低，改任務(wù)負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前 cpu 的利用率。 uC/OSII 時(shí)間管理 uC/OSII 的時(shí)間管理是通過定時(shí)中斷來實(shí)現(xiàn)的，該定時(shí)中斷一般為 10 毫秒或 100 毫秒發(fā)生一次，時(shí)間頻率取決于用戶對硬件系統(tǒng)的定時(shí)器編程來實(shí)現(xiàn)。中斷發(fā)生的時(shí)間間隔是固定不變的，該中斷也成為一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍。 uC/OSII 要求用戶在定時(shí)中斷的服務(wù)程序中，調(diào)用系統(tǒng)提供的與時(shí)鐘節(jié)拍相關(guān)的系統(tǒng)函數(shù)，例如中斷級的任務(wù)切換函數(shù)，系統(tǒng)時(shí)間函數(shù)。 uC/OSII 內(nèi)存管理 在 ANSI C 中是使用 malloc 和 free 兩個(gè)函數(shù)來動態(tài)分配和釋放內(nèi)存。但在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，多次這樣的錯(cuò)作會導(dǎo)致內(nèi)存碎片，且由于內(nèi)存管理算法的原因， malloc 和 free 的執(zhí)行時(shí)間也是不確定。 uC/OSII 中把連續(xù)的大快內(nèi)存按分區(qū)管理。每個(gè)分區(qū)中包含整數(shù)個(gè)大小相同的內(nèi)存塊，但不同分區(qū)之間的內(nèi)存快大小可以不同。用戶需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)，按塊來分配內(nèi)存。釋放內(nèi)存時(shí)將該塊放回它以前所屬的分區(qū)，這樣能有效解決碎片問題，同時(shí)執(zhí)行時(shí)間也是固定的。 任務(wù) 間通信與同步 對一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)來說，任務(wù)間的通信和同步是必不可少的。uC/OSII 中提供了 4 中同步對象，分別是信號量，郵箱，消息隊(duì)列和事件。所有這些同步對象都有創(chuàng)建，等待，發(fā)送，查詢的接口用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信和同步。 uC/OSII 任務(wù)調(diào)度 uC/OSII 采用的是可剝奪型實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核?？蓜儕Z型的實(shí)時(shí)內(nèi)核在任何時(shí)候都運(yùn)行就緒了的最高優(yōu)先級的任務(wù)。 uC/OSII 的任務(wù)調(diào)度是完全基于任務(wù)優(yōu)先級的搶占式調(diào)度，也就是最高優(yōu)先級的任務(wù)一旦處于就緒狀態(tài)，則立即搶占正在運(yùn)行的低優(yōu)先級 任務(wù)的處理器資源。為了簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)， uC/OSII 規(guī)定所有任務(wù)的優(yōu)先級不同，因?yàn)槿蝿?wù)的優(yōu)先級也同時(shí)唯一標(biāo)志了該任務(wù)本身。 任務(wù)調(diào)度將在以下情況下發(fā)生： a） 高優(yōu)先級的任務(wù)因?yàn)樾枰撤N臨界資源，主動請求掛起，讓出處理器，此時(shí)將調(diào)度就緒狀態(tài)的低優(yōu)先級任務(wù)獲得執(zhí)行，這種調(diào)度也稱為任務(wù)級的上下文切換。 b） 高優(yōu)先級的任務(wù)因?yàn)闀r(shí)鐘節(jié)拍到來，在時(shí)鐘中斷的處理程序中，內(nèi)核發(fā)現(xiàn)高優(yōu)先級任務(wù)獲得了執(zhí)行條件 (如休眠的時(shí)鐘到時(shí) )，則在中斷態(tài)直接切換到高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行。這種調(diào)度也稱為中斷級的上下文切換。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 14 這兩種調(diào) 度方式在 uC/OSII 的執(zhí)行過程中非常普遍，一般來說前者發(fā)生在系統(tǒng)服務(wù)中，后者發(fā)生在時(shí)鐘中斷的服務(wù)程序中。 調(diào)度工作的內(nèi)容可以分為兩部分：最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找和任務(wù)切換。其最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找是通過建立就緒任務(wù)表來實(shí)現(xiàn)的。 u C / O S 中的每一個(gè)任務(wù)都有獨(dú)立的堆?？臻g，并有一個(gè)稱為任務(wù)控制塊 TCB(Task Control Block)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中第一個(gè)成員變量就是保存的任務(wù)堆棧指針。任務(wù)調(diào)度模塊首先用變量 OSTCBHighRdy 記錄當(dāng)前最高級就緒任務(wù)的 TCB 地址，然后調(diào)用 OS_TASK_SW()函數(shù)來進(jìn)行任務(wù)切換。 μ C/OSII 的組成部分 : μ C/OSII 可以大致分成核心、任務(wù)處理、時(shí)間 處理、任務(wù)同步與通信， CPU的移植等 5 個(gè)部分。 a) 核心部分 () 是操作系統(tǒng)的處理核心，包括操作系統(tǒng)初始化、操作系統(tǒng)運(yùn)行、中斷進(jìn)出的前導(dǎo)、時(shí)鐘節(jié)拍、任務(wù)調(diào)度、事件處理等多部分。能夠維持系統(tǒng)基本工作的部分都在這里。 b) 任務(wù)處理部分 () 任務(wù)處理部分中的內(nèi)容都是與任務(wù)的操作密切相關(guān)的。包括任務(wù)的建立、刪除、掛起、恢復(fù)等等。因?yàn)棣?C/OSII 是以任務(wù)為基本單位調(diào)度的，所以這部分內(nèi)容也相當(dāng)重要。 c) 時(shí)鐘部分 () μ C/OSII 中的 最小時(shí)鐘單位是 timetick（時(shí)鐘節(jié)拍）。任務(wù)延時(shí)等操作是在這里完成的。 d) 任務(wù)同步和通信部分 為事件處理部分，包括信號量、郵箱、郵箱隊(duì)列、事件標(biāo)志等部分；主要用于任務(wù)間的互相聯(lián)系和對臨界資源的訪問。 e) 與 CPU 的接口部分 是指μ C/OSII 針對所使用的 CPU 的移植部分。由于μ C/OSII 是一個(gè)通用性的操作系統(tǒng)，所以對于關(guān)鍵問題上的實(shí)現(xiàn)，還是需要根據(jù)具體 CPU 的具體內(nèi)容和要求作相應(yīng)的移植。這部分內(nèi)容由于牽涉到 SP 等系統(tǒng)指針，所以通常用匯編語言編寫。主要包括中斷級任務(wù)切換的底層實(shí) 現(xiàn)、任務(wù)級任務(wù)切換的底層實(shí)現(xiàn)、時(shí)鐘節(jié)拍的產(chǎn)生和處理、中斷的相關(guān)處理部分等內(nèi)容。 ZIGBEE協(xié)議 簡介 ZigBee是近年來發(fā)展迅速的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的近距離、低功耗、低成本、低復(fù)雜度的無線通信技術(shù)。協(xié)議定義了兩種類型的設(shè)備一全功能設(shè)備 (FFD)，精北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 減指令設(shè)備 (RFD)。全功能設(shè)備可作為網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器，路由器，實(shí)現(xiàn) FFD功能需要足夠的計(jì)算能力和存儲能力。 RFD設(shè)備功能簡單，由單片機(jī)就能完成， FFD設(shè)備之間可以相互通信， RFD設(shè)備只能與 FFD設(shè)備通信。協(xié)議的這種可裁剪能力極大的降低了組建系統(tǒng)的成本 ，在很多行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。 ZigBee, 在中國被譯為 紫蜂 ,它與 藍(lán)牙 相類似 .是一種新興的短距離無線技術(shù) . 用于傳感控制應(yīng)用 (sensor and control). 此想法在