3 軟件設計

3.1 系統(tǒng)任務分配

為了充分發(fā)揮操作系統(tǒng)在任務調(diào)度、任務管理、任務通信、時間管理和內(nèi)存管理等方面的優(yōu)勢,首先必須根據(jù)需要實現(xiàn)的功能,合理的劃分任務和分配任務的優(yōu)先級。按溫濕度測控系統(tǒng)所要求實現(xiàn)的功能,將整個系統(tǒng)劃分為并行存在的任務層和中斷程序。μC/OS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)中的任務狀態(tài)轉換如圖2所示。

圖2 μC/OS-II任務狀態(tài)轉換示意圖

多任務系統(tǒng)在運行時每個任務好像獨立占用CPU一樣,因此系統(tǒng)必須為每個任務開辟一塊內(nèi)存空間作為該任務的任務堆棧。該堆棧的作用是保存任務被切換前時CPU各寄存器的值以及系統(tǒng)堆棧的數(shù)據(jù)。在進行任務切換時需要完成工作的主要步驟如下：①將當前任務CPU所有的寄存器壓棧；②將CPU系統(tǒng)堆棧的數(shù)據(jù)全部拷貝到當前任務的任務堆棧中；③ 得到下一個處于運行態(tài)優(yōu)先級最高的任務的任務堆棧的指針；④ 恢復下一個任務的CPU寄存器的值；⑤ 恢復下一個任務的系統(tǒng)堆棧中的數(shù)據(jù)；⑥ 通過中斷返回指令或函數(shù)返回指令,間接修改PC寄存器的值來進行任務切換。在為μC/OS-II編寫任務切換代碼時需要注意的是：μC/OS-II在每次發(fā)生中斷后都會產(chǎn)生任務調(diào)度,但在中斷結束后進行的任務切換,不能調(diào)用普通任務切換函數(shù),這是因為在中斷過程中往往伴隨將CPU的狀態(tài)寄存器壓棧操作。

任務切換方法：凌陽SPACE061A單片機有R1-R5 五個通用寄存器,還有1個SR（CPU狀態(tài)寄存器）,再加上PC,總共有7個CPU內(nèi)部寄存器在任務切換時需要保存。μC/OS-II系統(tǒng)調(diào)用OSCtxSw( )來實現(xiàn)任務的切換。系統(tǒng)中并行存在的幾個任務按優(yōu)先級從高到低依次是：系統(tǒng)監(jiān)視任務、數(shù)據(jù)采集任務、數(shù)據(jù)處理任務、數(shù)據(jù)輸出任務、顯示任務。在實際系統(tǒng)中,每個任務都是無限循環(huán)的,分別實現(xiàn)某一特定的功能,由μC/OS-II內(nèi)核來進行調(diào)度。系統(tǒng)監(jiān)視任務主要完成系統(tǒng)可靠性的監(jiān)管；數(shù)據(jù)采集任務主要完成溫度濕度氧濃度的檢測和A/D轉換；數(shù)據(jù)處理任務主要完成采集數(shù)據(jù)和設定數(shù)據(jù)的比較判定；數(shù)據(jù)輸出任務主要完成數(shù)據(jù)輸出給LCD、通過RS232傳輸給主機、以及輸出控制信號給繼電器電路,完成通風、加熱、加濕等功能；顯示任務主要完成溫度濕度氧濃度參數(shù)的顯示。系統(tǒng)主程序任務流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主程序任務流程圖