基于Small RTOS51的多任務串行通信研究

2．1 多任務的實現(xiàn)
根據(jù)所要完成的功能，系統(tǒng)可由1個串口中斷服務程序和4個用戶任務來實現(xiàn)：
串口中斷服務程序，當數(shù)據(jù)到達串口接收緩沖區(qū)并產(chǎn)生中斷時，該中斷服務程序負責從接收緩沖區(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)處理任務發(fā)送信號量，表明有數(shù)據(jù)包等待處理，否則中斷服務程序結(jié)束。串口中斷下次到來時，繼續(xù)由該中斷服務程序接收串口數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理任務，執(zhí)行時首先無限期等待中斷服務程序發(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，每次運行都反轉(zhuǎn)單片機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)部程序正常運轉(zhuǎn)，以確?？撮T狗電路不會將P89V51RD2復位，然后使本身進入等待狀態(tài)，等待時間到后再次運行。
鍵盤掃描任務，負責掃描鍵盤電路，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。
按鍵處理任務，執(zhí)行時首先無限期等待按鍵掃描任務發(fā)送消息，成功獲取消息后，根據(jù)按鍵值(消息內(nèi)容)和當前系統(tǒng)狀態(tài)生成一串命令數(shù)據(jù)，通過串口向遠端發(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實時操作系統(tǒng)、系統(tǒng)定時器、串口、消息、變量和外圍設備的初始化工作，然后創(chuàng)建用戶任務，最后主程序放棄CPU資源，任務優(yōu)先級最高的任務開始執(zhí)行。

Small RTOS51實時操作系統(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置為最高優(yōu)先級，因為它必須定期向看門狗電路輸出喂狗信號。將它置為最高優(yōu)先級，使其優(yōu)先運行，可以保證單片機P89V51RD2不會被看門狗電路復位。為了能及時處理串口中斷服務程序讀取的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)處理任務也應當具有比較高的優(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時性，也不能將按鍵處理任務的優(yōu)先級設得太低?？梢詫㈡I盤掃描任務置為最低優(yōu)先級，當沒有數(shù)據(jù)到達串口，在看門狗任務運行的間隙，鍵盤掃描任務一直運行，一旦檢測有按鍵被按下，立即發(fā)送消息給按
鍵處理任務，按鍵處理任務獲得消息后解除掛起狀態(tài)，搶占CPU資源開始運行。因手工連續(xù)按下兩次按鍵的時間間隔遠大于按鍵處理任務進行一次數(shù)據(jù)處理的時間，故而這樣的優(yōu)先級設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 任務間的通信與同步
應用中，串口中斷服務程序與數(shù)據(jù)處理任務之間、鍵盤掃描任務與按鍵處理任務之間都需要進行同步和通信，前者使用信號量進行同步和通信，后者使用消息。

串口中斷服務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，因等待信號量而處于掛起狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理任務獲得信號量后，立即從用戶自定義的接收緩沖隊列取出數(shù)據(jù)包進行處理。鍵盤掃描任務檢測到按鍵被按下時，進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。因等待消息而掛起的按鍵處理任務取得消息后，根據(jù)消息內(nèi)容(鍵值)和當前系統(tǒng)狀態(tài)，生成一串命令數(shù)據(jù)并通過串口向遠端發(fā)送。

結(jié) 語
本文舉例說明了Small RTOS51環(huán)境下包含多任務的串行通信，重點敘述了多任務的執(zhí)行過程和任務間的同步與通信。該應用系統(tǒng)經(jīng)過較長時問的測試，沒有發(fā)生數(shù)據(jù)到達串口時因沒能及時處理而被后來到達的數(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，應用系統(tǒng)的可靠性和實時性要求均可滿足。
Small RTOS51是一個占用系統(tǒng)資源極小的嵌入式實時操作系統(tǒng)，可以應用在絕大多數(shù)單片機上，而且移植過程簡單。使用它開發(fā)基于單片機的多任務應用系統(tǒng)，可以較大地縮短開發(fā)周期。