μC/OS-II在數(shù)字微波監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的普及和深入，在更加復(fù)雜的應(yīng)用中傳統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)手段難以滿足需求，嵌入式操作系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)中扮演著越來(lái)越重要的角色，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、移動(dòng)計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和工控仿真等領(lǐng)域。嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II源碼是公開(kāi)的，而且它是可移植、可固化、可裁減及可剝奪型的多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核，可用于各類8位、16位和32位單片機(jī)和DSP，目前得到廣泛應(yīng)用。本文給出一種數(shù)字微波設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)引入μC/OS-II之后，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率得到提高，整個(gè)系統(tǒng)的健壯性得到增強(qiáng)，文中對(duì)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用中遇到的關(guān)鍵問(wèn)題作了深入討論并給出了相應(yīng)的解決方案。

1 數(shù)字微波設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

微波通信是一種利用微波傳輸信息的通信手段,數(shù)字微波采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),利用微波信道傳輸數(shù)字信號(hào)，以下給出一種數(shù)字微波通信系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由兩個(gè)端站組成一條微波鏈路，每個(gè)端站含一個(gè)室內(nèi)單元IDU（In-Door Unit）、一個(gè)室外單元ODU（Out-Door Unit）、連接室內(nèi)單元和室外單元的同軸電纜、以及微波天線。本文主要討論IDU監(jiān)控部分CPU相關(guān)內(nèi)容的軟硬件設(shè)計(jì)。

1.1 微波監(jiān)控IDU部分硬件設(shè)計(jì)

IDU組成框圖如圖1所示，主要由業(yè)務(wù)接口、輔助業(yè)務(wù)、復(fù)分接、微波幀分復(fù)接、中頻調(diào)制解調(diào)、中頻分合路器、電源、CPU及相關(guān)接口組成。

主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過(guò)業(yè)務(wù)接口電路復(fù)接后，與公務(wù)、輔助數(shù)據(jù)信號(hào)等一起進(jìn)入微波幀復(fù)接模塊，復(fù)接成微波幀信號(hào)，由調(diào)制模塊完成調(diào)制，通過(guò)中頻分合路器送往ODU。從ODU送來(lái)的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻分合路器送往解調(diào)模塊解調(diào)出數(shù)據(jù)，送到微波幀分接電路，分接出主業(yè)務(wù)、公務(wù)以及輔助數(shù)據(jù)信息，通過(guò)主業(yè)務(wù)接口電路分接出各支路主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。CPU對(duì)所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和控制，監(jiān)視所傳數(shù)據(jù)的狀態(tài)、性能等信息，可設(shè)置所傳數(shù)據(jù)的各種參數(shù)，通過(guò)輔助業(yè)務(wù)接口可提取和插入各種控制信息。

CPU采用PHILIPS公司的32位ARM芯片LPC2214，該芯片接口豐富，硬件設(shè)計(jì)時(shí)CPU相關(guān)接口完成功能如下：輸入接口提供按鍵設(shè)置掃描電路，輸出接口通過(guò)液晶、告警燈及蜂鳴器輸出信息，通過(guò)I2C接口CPU可實(shí)現(xiàn)對(duì)串行E2PROM、時(shí)鐘芯片的存取，CPU本身提供SPI接口，通過(guò)該接口實(shí)現(xiàn)本端與遠(yuǎn)端控制信息的交換。串行接口提供一種監(jiān)控手段，可實(shí)現(xiàn)CPU與PC機(jī)的通信，完成狀態(tài)讀取和各種命令的設(shè)置，以太網(wǎng)接口通過(guò)擴(kuò)展以太網(wǎng)接口芯片實(shí)現(xiàn)，通過(guò)以太網(wǎng)接口建立與網(wǎng)管中心的通信，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的管理。OOK（On/Off—Keying）調(diào)制解調(diào)電路完成IDU與ODU之間的通信，通過(guò)該電路，IDU可對(duì)ODU進(jìn)行設(shè)置發(fā)功率、收發(fā)頻率、監(jiān)視ODU的工作狀態(tài)等。

1.2 軟件結(jié)構(gòu)

軟件總體分為應(yīng)用程序和μC/OS-II兩部分，應(yīng)用程序是用戶代碼部分，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控；μC/OS-II為一種嵌入式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其大部分程序使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，還有一小部分和處理器密切相關(guān)的代碼使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，μC/OS-II包括了三部分，即μC/OS-II核心代碼、配置代碼和移植代碼。

其中，核心代碼：包括10個(gè)C程序文件和一個(gè)頭文件，主要實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)度、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、信號(hào)量、消息郵箱和消息隊(duì)列等系統(tǒng)功能，而這些功能的實(shí)現(xiàn)與處理器類型無(wú)關(guān)。

配置代碼：包括2個(gè)頭文件，用于裁剪和配置μC/OS-II，這部分代碼根據(jù)用戶的實(shí)際需求來(lái)配置μC/OS-II系統(tǒng)。

移植代碼：這部分主要包括1個(gè)匯編文件、1個(gè)C程序文件和一個(gè)頭文件，這部分根據(jù)具體的處理器移植μC/OS-II系統(tǒng)的需要修改，它和處理器關(guān)系密切。

2 μC/OS-II在微波監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用程序中任務(wù)的設(shè)計(jì)與劃分

根據(jù)實(shí)際的需要，應(yīng)用軟件劃分為7個(gè)任務(wù):液晶顯示、按鍵接收和告警、時(shí)間標(biāo)志處理、遠(yuǎn)端信息處理、數(shù)據(jù)處理、串口任務(wù)處理，如圖2所示。

圖2 應(yīng)用程序中任務(wù)的劃分

（1） Task_LCD_OP：主要是處理菜單的顯示，根據(jù)不同的菜單顯示設(shè)備的相關(guān)信息，并且完成將設(shè)置數(shù)據(jù)保存到公共變量中。

（2） Task_KEY：主要完成外部按鍵信號(hào)的掃描，按照不同的按鍵轉(zhuǎn)換為不同的編碼，并把其值保存到公共變量中。

（3） Task_TIME_FLG：實(shí)現(xiàn)設(shè)置時(shí)間標(biāo)志，以使其它任務(wù)完成定時(shí)任務(wù)，因?yàn)橛性S多的定時(shí)任務(wù),所以設(shè)立了一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)來(lái)設(shè)置或取消時(shí)間標(biāo)志。