基于Small RTOS51的多任務(wù)串行通信研究

2．1 多任務(wù)的實(shí)現(xiàn)
根據(jù)所要完成的功能，系統(tǒng)可由1個串口中斷服務(wù)程序和4個用戶任務(wù)來實(shí)現(xiàn)：
串口中斷服務(wù)程序，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)串口接收緩沖區(qū)并產(chǎn)生中斷時，該中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并加入用戶自定義的接收緩沖隊列。若完整地接收了一個數(shù)據(jù)包，則向數(shù)據(jù)處理任務(wù)發(fā)送信號量，表明有數(shù)據(jù)包等待處理，否則中斷服務(wù)程序結(jié)束。串口中斷下次到來時，繼續(xù)由該中斷服務(wù)程序接收串口數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理任務(wù)，執(zhí)行時首先無限期等待中斷服務(wù)程序發(fā)送信號量，成功獲取信號量后，從自定義的接收緩沖隊列中取出數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼，并通過I2C總線發(fā)送數(shù)據(jù)到顯示電路。
看門狗任務(wù)，每次運(yùn)行都反轉(zhuǎn)單片機(jī)P89V51RD2輸出到看門狗電路的I／O引腳電平(喂看門狗)，表明P89V51RD2內(nèi)部程序正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以確?？撮T狗電路不會將P89V51RD2復(fù)位，然后使本身進(jìn)入等待狀態(tài)，等待時間到后再次運(yùn)行。
鍵盤掃描任務(wù)，負(fù)責(zé)掃描鍵盤電路，檢測是否有按鍵被按下，若檢測到某一按鍵被按下，則獲取鍵值，并發(fā)送消息給按鍵處理任務(wù)。
按鍵處理任務(wù)，執(zhí)行時首先無限期等待按鍵掃描任務(wù)發(fā)送消息，成功獲取消息后，根據(jù)按鍵值(消息內(nèi)容)和當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)生成一串命令數(shù)據(jù)，通過串口向遠(yuǎn)端發(fā)送。
系統(tǒng)中程序的執(zhí)行順序如圖3所示。首先從主程序即main()函數(shù)開始執(zhí)行，在main()函數(shù)中完成SmallRTOS51實(shí)時操作系統(tǒng)、系統(tǒng)定時器、串口、消息、變量和外圍設(shè)備的初始化工作，然后創(chuàng)建用戶任務(wù)，最后主程序放棄CPU資源，任務(wù)優(yōu)先級最高的任務(wù)開始執(zhí)行。

Small RTOS51實(shí)時操作系統(tǒng)支持16個優(yōu)先級，0為最高優(yōu)先級，15為最低優(yōu)先級。程序中將看門狗任務(wù)置為最高優(yōu)先級，因?yàn)樗仨毝ㄆ谙蚩撮T狗電路輸出喂狗信號。將它置為最高優(yōu)先級，使其優(yōu)先運(yùn)行，可以保證單片機(jī)P89V51RD2不會被看門狗電路復(fù)位。為了能及時處理串口中斷服務(wù)程序讀取的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)處理任務(wù)也應(yīng)當(dāng)具有比較高的優(yōu)先級。同樣，在檢測到有按鍵被按下時，考慮到按鍵處理的實(shí)時性，也不能將按鍵處理任務(wù)的優(yōu)先級設(shè)得太低。可以將鍵盤掃描任務(wù)置為最低優(yōu)先級，當(dāng)沒有數(shù)據(jù)到達(dá)串口，在看門狗任務(wù)運(yùn)行的間隙，鍵盤掃描任務(wù)一直運(yùn)行，一旦檢測有按鍵被按下，立即發(fā)送消息給按
鍵處理任務(wù)，按鍵處理任務(wù)獲得消息后解除掛起狀態(tài)，搶占CPU資源開始運(yùn)行。因手工連續(xù)按下兩次按鍵的時間間隔遠(yuǎn)大于按鍵處理任務(wù)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理的時間，故而這樣的優(yōu)先級設(shè)置既保證了鍵盤操作能及時被處理，又不影響檢測連續(xù)的鍵盤操作。
2．2 任務(wù)間的通信與同步
應(yīng)用中，串口中斷服務(wù)程序與數(shù)據(jù)處理任務(wù)之間、鍵盤掃描任務(wù)與按鍵處理任務(wù)之間都需要進(jìn)行同步和通信，前者使用信號量進(jìn)行同步和通信，后者使用消息。

串口中斷服務(wù)程序接收到一個完整的數(shù)據(jù)包后，發(fā)送一個信號量給數(shù)據(jù)處理任務(wù)，因等待信號量而處于掛起狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理任務(wù)獲得信號量后，立即從用戶自定義的接收緩沖隊列取出數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。鍵盤掃描任務(wù)檢測到按鍵被按下時，進(jìn)行去抖動處理并獲取鍵值。然后，以鍵值作為消息內(nèi)容，發(fā)送消息給按鍵處理任務(wù)。因等待消息而掛起的按鍵處理任務(wù)取得消息后，根據(jù)消息內(nèi)容(鍵值)和當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，生成一串命令數(shù)據(jù)并通過串口向遠(yuǎn)端發(fā)送。

結(jié) 語
本文舉例說明了Small RTOS51環(huán)境下包含多任務(wù)的串行通信，重點(diǎn)敘述了多任務(wù)的執(zhí)行過程和任務(wù)間的同步與通信。該應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過較長時問的測試，沒有發(fā)生數(shù)據(jù)到達(dá)串口時因沒能及時處理而被后來到達(dá)的數(shù)據(jù)覆蓋而造成丟失的情況，也沒有發(fā)生按下按鍵時不能及時處理的情況，應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時性要求均可滿足。
Small RTOS51是一個占用系統(tǒng)資源極小的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)，可以應(yīng)用在絕大多數(shù)單片機(jī)上，而且移植過程簡單。使用它開發(fā)基于單片機(jī)的多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，可以較大地縮短開發(fā)周期。