基于μC/OS-II設計整車控制器系統(tǒng)技術
加入技術交流群
(2)OSCtxSw()
當從低優(yōu)先級的任務切換到較高優(yōu)先級的任務時，調(diào)用任務切換函數(shù)OSCtxSw()保存處理器的內(nèi)容和任務指針到當前任務的任務堆棧，然后執(zhí)行用戶調(diào)用函數(shù)OSTaskSwHook()，最后從要執(zhí)行任務的任務堆棧里恢復寄存器和堆棧中的內(nèi)容，執(zhí)行中斷返回指令開始運行新的任務。
(3)OSIntCtxSw()
當需要在中斷發(fā)生后切換到更高優(yōu)先級的任務時，調(diào)用中斷級任務切換函數(shù)OSIntCtxSw()，然后執(zhí)行用戶調(diào)用函數(shù)OSTaskSwHook()。因為該函數(shù)是在中斷程序中被調(diào)用，所以不需要保存中斷任務的寄存器；中斷子程序在調(diào)用函數(shù)OSInExit()時，將返回地址壓入堆棧，在這里不需要再返回，所以必須從堆棧中清理掉返回地址。
(4)OSTickISR()
OSTickISR()是μC／OS-II中的時鐘節(jié)拍中斷服務程序。在每個時鐘節(jié)拍調(diào)用該函數(shù)，給每個處于延時的任務延時減1，并檢查所有處于延時狀態(tài)的任務是否延時結束成為就緒任務。然后調(diào)用OSIntExit()，如果有優(yōu)先級更高的任務就緒，OSIntExit()就會進行任務調(diào)度。OSIntExit()并不返回調(diào)用者，而是用新的任務堆棧中的內(nèi)容來恢復CPU現(xiàn)場，由中斷返回執(zhí)行新的任務。
3.2.4OS_CPU_C.C
用戶需要編寫6個C語言函數(shù)OSTaskStkInit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskSatHook()、OSTimeTickHook()。其中，唯一必要的是OSTaskStkInit()，其他5個必須聲明，但可以不包含代碼。
OSTaskStkInit()由任務創(chuàng)建函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調(diào)用，在建立每個任務的時候初始化任務堆棧。開始運行這個任務就是模擬中斷返回，把初始化后堆棧中保存的值恢復到各個寄存器。初始化任務堆棧時，要傳遞任務代碼起始指針(Ptask)、參數(shù)指針(Pdata)、任務堆棧棧頂指針。任務堆棧初始化完成后，返回一個新的堆棧棧頂指針，OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()將它保存到OSTCB中。
在OS_CPU_C.C文件中可以創(chuàng)建5個鉤子函數(shù)，使用的前提是配置文件中常量OS_CPU_HOOKS_EN使能。
至此，μC／OS-II操作系統(tǒng)的移植基本完成。
4 整車控制器軟件多任務設計
整車控制器軟件設計以實時操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，將應用程序分解成多任務，簡化了系統(tǒng)軟件的設計，保證了整車控制系統(tǒng)的實時性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。整個系統(tǒng)的主程序流程如圖3所示。
4.1 定時器模塊
定時器的主要功能是為軟件程序提供基準時鐘。本應用選擇T5作為時鐘基準，在初始化函數(shù)void GPT_vInit()中完成模塊寄存器配置；中斷服務程序設置為OSTicklSR()，中斷向量為0x25。通過建立時鐘任務函數(shù)Timer_Int()，調(diào)用時鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimeTick()，實現(xiàn)定時器與系統(tǒng)時鐘的連接。系統(tǒng)時鐘節(jié)拍編程為1 ms，可以減少中斷服務時間，提高實時性。
4.2 CAN通信模塊
CAN通信模塊功能是實現(xiàn)整車控制器與其他節(jié)點間的信息傳輸。周期性傳輸，傳輸周期為20 ms，通信速率為250 kbps，中斷調(diào)用CAN通信服務程序。
創(chuàng)建CAN通信模塊任務CAN_Trans，任務優(yōu)先級3：
4.3 A／D模塊
A／D模塊功能是完成讀取蓄電池電壓、加速踏板傳感器和節(jié)氣門位置傳感器信號，并進行模數(shù)轉換，被其他函數(shù)調(diào)用。
創(chuàng)建A／D轉換模塊任務ADC_Cony，任務優(yōu)先級4：
4.4 整車控制主程序模塊
在混合動力汽車系統(tǒng)各模塊自檢成功后，整車控制器要求啟動電池，進入正常EV工作模式。然后通過判斷檔位，鑰匙開關和油門踏板等信息，進入不同的處理模塊?？刂撇呗园ㄕ嚳刂撇呗院湍芰苛鞴芾聿呗?，實現(xiàn)基于扭矩算法的控制輸出。
創(chuàng)建整車控制主程序任務Drive_Ctr，優(yōu)先級9：
OSTaskCreate(Drive_Ctr，(void*)Drive_Ctr[OS_TASK_STK]，9)
這里限于篇幅不再介紹其他模塊，大體過程相似。
結語
隨著汽車整車技術的不斷發(fā)展和法規(guī)日益嚴格的要求，汽車電子系統(tǒng)會變得越來越復雜，采用操作系統(tǒng)來實現(xiàn)對復雜任務的管理和協(xié)調(diào)，將成為不可避免的趨勢。
本文通過混合動力整車控制器的軟硬件設計，詳細說明了μC／OS-II系統(tǒng)移植過程，優(yōu)化了系統(tǒng)軟件設計，充分滿足了系統(tǒng)的需求。經(jīng)實車試驗測試取得了很好的效果。
評論