【正文】 （ 7） 返回 3，繼續(xù)進(jìn)行集成測(cè)試。 （ 4） 集成測(cè)試 （ 5） 若系統(tǒng)正確，則結(jié)束、否則繼續(xù)進(jìn)行。傳統(tǒng)方法雖然也可以改進(jìn)硬件軟件性能，但由于這種改進(jìn)是各自獨(dú)立進(jìn)行的，不一定使系統(tǒng)綜合性能達(dá)到最佳。 （ 2） 硬件 /軟件劃分可 以選擇多種方案，直到滿足要求。 應(yīng)用系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性，使硬件 /軟件的功能劃分與分配、系統(tǒng)優(yōu)化、系統(tǒng)綜合、模擬仿真存在許多研究解決的問題，因而使國際上這個(gè)領(lǐng)域的研究日益活躍。因?yàn)?，從理論上來說，每一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的，都存在一個(gè)適合于該系統(tǒng) 的硬件、軟件功能的最佳結(jié)合，如何從應(yīng)用系統(tǒng)的需求出發(fā)，依據(jù)一定的指導(dǎo)原則和分配算法對(duì)硬件 /軟件功能進(jìn)行分析及合理的劃分，從而使得系統(tǒng)的整體信能、運(yùn)行時(shí)間、能量損耗。這種設(shè)計(jì)方法只能改善硬件 /軟件各自的性能，而有限的設(shè)計(jì)空間不可能對(duì)系統(tǒng)做出較好的性能綜合優(yōu)化。 ? 2430_ReadValue 定義： INT16U 2430_ReadValue ( ) 功能：讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并返回其值。根據(jù)其轉(zhuǎn)換特性，設(shè)計(jì)的函數(shù)接口如下： ? 2430_Check 定義： INT8U 2430_Check ( )； 功能：檢查本次模數(shù)轉(zhuǎn)換是否完成。相應(yīng)位指示其是否被按下（ 1 表示按下， 0表示斷開）。 str: 需要顯示的內(nèi)容 ⑶ 鍵盤驅(qū)動(dòng)程序 鍵盤的相關(guān)驅(qū)動(dòng)函數(shù)如下： ? GetKey 定義： INT8U GetKey ( )； 功能：獲得被按下的鍵數(shù)，返回值中指示出哪個(gè)鍵被按下。 參數(shù)說明： col: 顯示字符串的起始列數(shù)。 功能：在 LCD的文本方式下輸出字符串。接口函數(shù)如下： ? LCD_Init 定義： void LCD_Init(void)； 功能：初始 化 LCD，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)此函數(shù)被調(diào)用。在此對(duì)漢字顯示僅作演示之用。 液晶模塊有兩種工作模式：圖形方式和文本方式。 ? Uart_Sendch 定義： void Uart_Sendch(char data) 功能：向串口發(fā)送數(shù)據(jù) 參數(shù)說明： data：發(fā)送的數(shù)據(jù) ⑵ 液晶顯示驅(qū)動(dòng)程序 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用的 LCD 是 北京精電蓬遠(yuǎn)顯示技術(shù)公司生產(chǎn)的 MGLS12864，內(nèi)部有控制電路，在系統(tǒng)的內(nèi)存里開辟了一塊內(nèi)存作為液晶屏顯示的后臺(tái) 緩沖區(qū)LCDBuffer,用于保存要顯示的內(nèi)容。 baud：所設(shè)定的串行口通信波特率 ? Uart_SendStr 定義： void Uart_SendStr(char * str,? ..)； 功能：輸出字符串到 串口 參數(shù)說明： str：輸出到串行口的字符串。 ⑴ 串行口（ UART） 串行口符合 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，通信的最高速度可以達(dá)到 115200bps。當(dāng)外圍設(shè)備改變的時(shí)候，只需更換相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，不必修改操作系統(tǒng)的內(nèi)核以及運(yùn)行在操作系統(tǒng)的軟件。下面僅對(duì)外設(shè)及驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行論述。時(shí)間管理主要是完成任務(wù)的延時(shí)及系統(tǒng)時(shí)間的更改。 4). 時(shí)間管理 μ C/OSII 要求用戶提供定時(shí)中斷來實(shí)現(xiàn)延時(shí)與超時(shí)控制等功能，這個(gè)定時(shí)中斷成為時(shí)鐘節(jié)拍，它一般每秒發(fā)生 10 至 100 次，時(shí)鐘節(jié)拍的頻率越高，系統(tǒng)的負(fù)荷越嚴(yán)重。采用這種內(nèi)存管理方法，解決了內(nèi)存碎片問題。每個(gè)分區(qū)中包含有正整數(shù)個(gè)大小相同的內(nèi)存塊，μ C/OSII 對(duì) malloc()和 free()函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，使得它們可以分配和釋放固定大小的內(nèi)存塊。 三是任務(wù)間的通信和同步采用信號(hào)量、郵箱和消息隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)的。 二是利用函數(shù) OSSchedLock()和 OSSchedUnlock()對(duì)任務(wù)調(diào)度函數(shù)上鎖和開鎖，禁止任務(wù)調(diào)度。 嵌入式系統(tǒng)在多點(diǎn)溫度控制中的應(yīng)用 12 圖 33 2).任務(wù)間的通信 在μ C/OSII中，有多種方法可以保護(hù)任務(wù)之間的共享數(shù)據(jù)和提供任務(wù)之間的通信，下面介紹三種： 一是利用宏 OS_ENTER_CRITICAL()和 OS_EXIT_CRITICAL()來關(guān)閉中斷和打開中斷。 任務(wù)恢復(fù)函數(shù)為： INT8U OSTaskResume (INT8U prio)。 任務(wù)刪除函數(shù)為： INT8U OSTaskDel(INT8U prio)。在嵌入式系統(tǒng)中每個(gè)任務(wù)是一個(gè)無限的循環(huán)，它看起來像其他 C的函數(shù)一樣，有函數(shù)返回類型，有形式參數(shù)變量，但是任務(wù)是絕不會(huì)返回的，故返回參數(shù)必須定義為 Void。它完成了任務(wù)管理、任務(wù)間的通信和同步、內(nèi)存管理、時(shí)間管理和 中斷管理。 μ C/OSII 硬件和軟件體系結(jié)構(gòu) μ C/OSII的內(nèi)核是占先式（ Preemptive） 內(nèi)核，即總是讓就緒態(tài)的高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)先運(yùn)行，中斷服務(wù)程序可以搶占 CPU，當(dāng)中斷服務(wù)程序完成時(shí)，內(nèi)核讓此時(shí)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)運(yùn)行。 ? 中斷管理：中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，如果優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級(jí) 的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達(dá) 255層。使用μ C/OSII的?？臻g校驗(yàn)函數(shù)，可以確定每個(gè)任務(wù)到底需要多少?？臻g。μ C/OSII的系統(tǒng)服務(wù)的執(zhí)行時(shí)間不依賴于應(yīng)用程序任務(wù)的多少。 ? 多任務(wù)：μ C/OSII可以管理 64個(gè)任務(wù)，系統(tǒng)本身保留 8個(gè)，應(yīng)用程序最多可以有 56個(gè)任務(wù)，賦予每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)必須不同。 ? 占先式：μ C/OSII完全是占先式（ Preemptive）的實(shí)時(shí)內(nèi)核，總是運(yùn)行在就緒條件下優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。 ? 可固化：μ C/OSII是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，可以嵌入到開發(fā)者的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分。 ? 可移植性： μ C/OSII絕大部分源碼是用 ANSI C寫的，可移植性（ Portable）較強(qiáng)。 另外它的主頻可以高達(dá) 40MHz， SM5964處理器的模塊圖如圖 31所示 ： 嵌入式系統(tǒng)在多點(diǎn)溫度控制中的應(yīng)用 12 圖 31 SM5964模塊圖 嵌入式操作系統(tǒng) μ C/OSII 在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇適合自己的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是至關(guān)重要的，我結(jié)合具體的應(yīng)用，考慮開發(fā)成 本等因素，根據(jù)嵌入式操作系統(tǒng)的選取原則并基于μ C/OSII的許多特點(diǎn)，選用了源代碼公開的 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) μ C/OSII。片內(nèi)有多達(dá) 4KB的存儲(chǔ)空間供 ISP編程之用。 ? 存儲(chǔ)量大： 它內(nèi)置了 64 KB Flash ROM和 1 KB RAM。 SM5964 概述 SM5964 微控制器是系統(tǒng)的核心器件，它是 80C52 微控制器家族的派生產(chǎn)品，其硬件特征和強(qiáng)大的指令系統(tǒng)使它成為一種性能價(jià)格比高的控制器。根據(jù)上一章中闡述的嵌入式操作系統(tǒng)的選取原則，軟件開發(fā)平臺(tái)選用了源 代碼公開的 RTOS μ C/OSII。嵌入式系統(tǒng)在多點(diǎn)溫度控制中的應(yīng)用 12 第三章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與技術(shù) 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境 考慮到系統(tǒng)的性能、成本、可靠性等因素，系統(tǒng)的主控芯片選用了臺(tái)灣 Syncmos公司生產(chǎn)的以 80C52 為內(nèi)核的 8 位微控制器 SM5964。手寫文 字輸入、語音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像都會(huì)使使用者獲得自由的感受。 嵌入式設(shè)備能與用戶緊密接觸，最重要的因素就是它能提供友好的用戶界面、圖形界面和靈活的控制方式，使得人們感覺嵌入式設(shè)備就像一個(gè)熟悉的老朋友。因此，軟件開發(fā)人員既要有豐富的硬件知識(shí)，又需要發(fā)展先進(jìn)的嵌入式軟件系統(tǒng)技術(shù)，如 JIVA、 Web和 WAP 等。 4). 精簡系統(tǒng)內(nèi)核、算法，降低功耗和軟硬件成本。 未來的嵌入式設(shè)備為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求， 必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡(luò)通信接口，傳統(tǒng)的單片機(jī)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)支持得不夠，而新一代嵌入式處理器已經(jīng)開始內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口，除了支持 TCP/IP 協(xié)議，有的還支持 IEEE139 USB、 CAN、 Bluetooth或 IrDA 通信接口中的一種或者幾種，同時(shí)也提供相應(yīng)的通信協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件。為了滿足應(yīng)用功能的升級(jí)，設(shè)計(jì)師們一方面采用更強(qiáng)大的嵌入式處理器如 32 位、 64 位 RISC 芯片或信號(hào)處理器 DSP 增強(qiáng)處理能力，同時(shí)增加功能接口（如 USB） ,擴(kuò)展總線類型（如 CANBUS），加強(qiáng)對(duì)多媒體、圖形等的處理，逐步實(shí)施片上系統(tǒng)（ SOC）的概念。 2). 網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著英特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高而日益提高， 使得以往單一功能的設(shè)備電話、手機(jī)、冰箱、微波爐等功能不再單一，結(jié)構(gòu)日益嵌入式系統(tǒng)在多點(diǎn)溫度控制中的應(yīng)用 12 復(fù) 雜。比如三星在推廣 ARM ARM9 芯片的同時(shí)還提供開發(fā)板和板級(jí)支持包（ BSP）， 而 Windows CE 在主推系統(tǒng)的同時(shí)也提供 Embedded VC++作為開發(fā)工具，還有 VxWorks 的 Tornado 開發(fā)環(huán)境、 Delta OS 的 Limda 開發(fā)環(huán)境等都是這一典型趨勢(shì)的體現(xiàn)。從中可以看出未來嵌入式系統(tǒng)的幾大發(fā)展趨勢(shì)： 1). 嵌入式開發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時(shí)還應(yīng)提供強(qiáng)大的硬件開發(fā)環(huán)境和軟件包支持。隨著嵌入式軟件開發(fā)水平的提高，相信將來我們的日常生活將充滿嵌入式，我們將會(huì)每天都能隨時(shí)隨地享受到嵌入式給我們帶來的方便和快捷。例如，辦公設(shè)備中的掃描儀、打印機(jī)；家電中的機(jī)頂盒、冰箱、洗衣機(jī)；生活中的手機(jī)、 PDA、電梯；安全控制中的防火控制系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)、安全監(jiān)視設(shè)備、安全保險(xiǎn)柜；制造控制中的制造工廠自動(dòng)化、給水、廢水處理、發(fā)電設(shè)備；醫(yī)療中的 X 光設(shè)備、 CT 機(jī)；交通運(yùn)輸中的飛機(jī)、火車、公共汽車、輪船、雷達(dá)系統(tǒng)、自動(dòng)售票系統(tǒng)；通信中的電話機(jī)、交換機(jī)、衛(wèi)星和信息交換系統(tǒng)；其它還有地震測(cè)試儀、機(jī)器人等等。模擬器軟件獨(dú)立于處理器硬件，一般與編譯器集成在同一個(gè)環(huán)境中，是一種有效的源程序檢驗(yàn)和測(cè)試工具。 3).源程序模擬器（ Simulator） 源程序模擬器是在廣泛使用的、人機(jī)接口完備的工作平臺(tái)上，如小型機(jī)和 PC,通過軟件手段模擬執(zhí)行某種嵌入式處理器內(nèi)核編寫的源程序測(cè)試工具。另一種高級(jí)語言 JAVA，它是為設(shè)備獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，可以提高程序的繼承性，由于目前基于 JAVA 的嵌入式開發(fā)工具代碼生成長度要比嵌入式 C編譯工具差 10倍以上，故其應(yīng)用還不夠廣泛。 EC++保留了 C++的主要優(yōu)點(diǎn)，提供了對(duì) C++的向上兼容性，并滿足嵌入式系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的一些特殊要求。更重要的是采用 C 語言編寫的程序易于在不同的開發(fā)者之間進(jìn)行交流，從而促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化。 2).高級(jí)語言編譯器（ Compiler Tools） C 語言作為一種通用的高級(jí)語言，大幅度提高了嵌入式系統(tǒng)工程師的工作效率，使之能夠充分發(fā)揮出嵌入式處理器日益提高的性能，縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間。 ICE首先可以通過實(shí)際執(zhí)行，對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行原理性檢驗(yàn)，排除人的思維難以發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)邏輯錯(cuò)誤。面對(duì)成百上千種處理器，選擇是一個(gè)問題，學(xué)習(xí)掌握處理器結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用更需要時(shí)間，因此以開發(fā)工具和技術(shù)咨詢?yōu)榛A(chǔ)的整體解決方案是迫切需要的。 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā) 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)包括嵌入式處理器的開發(fā)（目前國內(nèi)還主要靠國外的產(chǎn)品）和嵌入式操作系統(tǒng)以及相關(guān)的應(yīng)用軟件的開發(fā)。自建實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有兩種方式，一種是完全從內(nèi)核開始，寫自己的 RTOS，這對(duì)于一般的用戶和開發(fā)人員而言，是不可想象的。 ⑶ 能否滿足應(yīng)用需求 主要考慮以下幾個(gè)方面：對(duì)操作系統(tǒng)性能的要求：內(nèi)核存儲(chǔ)空間要求、網(wǎng)絡(luò)化支持等；中文內(nèi)核支持，國內(nèi)產(chǎn)品要考慮對(duì)中文的支持；標(biāo)準(zhǔn)兼容性，要考慮應(yīng)用行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)性；技術(shù)支持，購買 RTOS 之后，還需要技術(shù)支持，要考慮供應(yīng)商的技術(shù)支持渠道及時(shí)間性等；源代碼還是目標(biāo)碼；許可，獲得 RTOS 使用許可進(jìn)行開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，要考慮供應(yīng)商的收費(fèi)方式 。進(jìn)行選擇時(shí)，一般 主要考慮以下幾個(gè)方面： ⑴ 操作系統(tǒng)的硬件支持 這主要從兩個(gè)方面考慮：是否支持目標(biāo)硬件平臺(tái)；可移植性； ⑵ 開發(fā)工具的支持程度 選擇實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)，要考慮與之相關(guān)的工具。 另外，國內(nèi)也有許多自主開發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如科銀京成（ CoreTek）公司的嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái) DeltaSystem,中科院推出的 Hopen 嵌入式操作系統(tǒng)， 浙江嵌入式系統(tǒng)在多點(diǎn)溫度控制中的應(yīng)用 12 大學(xué)自主研制開發(fā)的全中文的嵌入式操作系統(tǒng) HBOS 系統(tǒng) 等。它可在絕大多數(shù) 8位、 16 位、 32位甚至 64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）上運(yùn)行。 ⑼ μ C/OSII μ C/OSII 是源代碼公開的實(shí)時(shí)嵌入式內(nèi)核，是由美國人 Jean J. Labrosse撰寫，其性能完全可以與商業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。如韓國三星公司、美國 Transmeta 公司等。它可以移植到多個(gè)有不同結(jié)構(gòu)的 CPU 和硬件平臺(tái)上，具有很好的穩(wěn)定性、各種性能的升級(jí)能力強(qiáng)，而且開發(fā)更容易。 由于 QNX 具有強(qiáng)大的圖形界面功能，因此很適合作為機(jī)頂盒、手持設(shè)備（掌上電腦、手機(jī)）、 GPS 設(shè)備的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使用。所有其它 OS服務(wù)，都體現(xiàn)為協(xié)作的用戶進(jìn)程，因此 QNX 內(nèi)核非常小巧（ QNX 大約為 12KB），而且運(yùn)行速度極快。其內(nèi)核僅提供 4種服務(wù)：進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、底層網(wǎng)絡(luò)通信和中斷處理。 QNX是一個(gè)實(shí)時(shí)的、