LPC2365的μC／OS-II 下多串口通信編程

摘要：介紹了以LPC2365為核心處理器、嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-II下的多串口通信編程方法。對于固定長度的短字節(jié)幀數據，通過設置合適的字節(jié)觸發(fā)深度，一次中斷完成數據接收任務；對于變長的長字節(jié)幀數據，則通過多次中斷和等待延時的方法判斷數據穩(wěn)定并完成幀數據的接收；對于大量數據的接收和發(fā)送采用建立FIFO數據隊列的方法。
通過這些措施較好地完成了多串口較大數據量的通信任務。
關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；實時操作系統(tǒng)；互斥信號量；數據隊列

引言
國產某掠海恒高硬體拖靶在拖曳飛行時，需要將自身的各種參數通過無線鏈路實時上傳至拖曳母機，同時實時接收拖曳母機的遙控指令完成相應的動作。拖靶自身的參數包括：開關高控狀態(tài)、蓄電池電壓、無線電高度表值、飛行高度裝定值、垂向加速度值、舵翼角、溫度值、普通性能GPS接收機輸出的主要參數值、高性能測量GPS接收機輸出的主要參數值等。其中，前面7項由一塊采集板完成采集并裝配成幀數據，通過RS232串口以9 600 bps的波特率、1 Hz的速率輸出。
數據幀長度固定為12字節(jié)，同時接收6字節(jié)／幀的遙控指令數據。普通性能GPS接收機以9 600 bps的波特率、1 Hz的速率輸出$GPGGA和$GPRMC兩條語句，其字節(jié)數可變，但最多不超過1 60字節(jié)；高性能GPS則以57 600 bps的波特率、20 Hz的速率輸出RT、RD、TO、SI、RC、CP、DC、FC、PV 9個參數，這些總的參數數據量隨所觀測到的衛(wèi)星數目而變化，但最多不超過305字節(jié)。
現在需要將采集板和普通性能GPS接收機的數據組成每幀75字節(jié)數據(如果收到遙控指令時，則需要一次返回3幀同樣數據)、以每秒一幀的速率上傳至拖曳母機以供實時顯示。將高性能測量GPS接收機輸出的數據直接上傳至拖曳母機存儲以供事后處理。由此可見這是一個典型的多串口較大數據量的通信應用問題。

1 工作原理
利用具有多個串口資源的ARM7處理器LPC2365芯片分別實時接收數據采集板和普通性能GPS接收機發(fā)送過來的數據，并按要求進行組幀后，通過互斥型信號量存入FIFO類型的發(fā)送數據隊列中；將接收到的高性能GPS接收機數據也存入同一發(fā)送數據隊列中；當發(fā)送數據隊列不為空時，通過一個二值信號量啟動串口發(fā)送任務進行數據的發(fā)送，直到一幀數據發(fā)送完畢為止。發(fā)送數據流向示意圖如圖1所示。

應用程序是基于嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-II編寫完成的，針對不同的功能創(chuàng)建不同的任務，包括串口接收任務、串口發(fā)送任務、組幀任務等。

2 硬件設計
主控CPU選用NXP公司生產的ARM7處理器LPC2365，該芯片擁有256 KB的Flash存儲器、32 KB的SRAM、4個全雙工UART串口以及多達70個通用I／O端口，硬件資源非常豐富。4個全雙丁串口可分別與數據采集板、普通性能GPS接收機、高性能GPS接收機以及數傳模塊進行通信；256 KB的Flash存儲器和32 KB的SRAM可以存儲和運行嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-II下的應用程序。
由于高性能GPS接收機以57 600 bps的波特率、20Hz的速率和305字節(jié)／幀的數據量輸出數據，其數據量占空比高達85％，考慮到還需要下傳其他參數信息，因此應選用波特率更高的數傳模塊完成數據傳輸任務。

美國GE MDS公司生產的EL806數傳模塊擁有先進的調頻擴頻技術，在902～928 MHz頻段上提供了速率最高可達115 200 bps(連續(xù)工作)的工業(yè)級的無線通信設備；在無線數據通信的可靠性、完整性和糾錯能力方面具有較強優(yōu)勢；同時，該產品具有供電范圍較寬、功耗較低、功率可達1 W、環(huán)境適應性較強的工業(yè)級性能。硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。