uCOS-II的嵌入式串口通信模塊設計

3 串口通信模塊的設計
每個串行端口有兩個環(huán)狀隊列緩沖區(qū)，同時有兩個信號量：一個用來指示接收字節(jié)，另一個用來指示發(fā)送字節(jié)。每個環(huán)狀緩沖區(qū)有以下四個要素：

• 存儲數(shù)據(jù)(INT8U數(shù)組)；
• 包含環(huán)狀緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)的計數(shù)器；
• 環(huán)狀緩沖區(qū)中指向將被放置的下一字節(jié)的指針；
• 環(huán)狀緩沖區(qū)中指向被取出的下一字節(jié)的指針。

圖3是接收數(shù)據(jù)軟件模塊的流程圖。SerialGetehar（）用來獲取接收到的數(shù)據(jù)，如果緩沖區(qū)已空時將任務掛起，接收到字節(jié)時，任務將被喚醒，同時從串行口接收字節(jié)。SerialPutRxChar()用來將接收的字節(jié)放到緩沖區(qū)中，如果接收緩沖區(qū)已滿，則該字節(jié)被丟棄。當字節(jié)插入到緩沖區(qū)中，SerialPutRxChar()通知數(shù)據(jù)接收信號量，使之將數(shù)據(jù)己到的消息傳達給所有等待的任務。為防止掛起應用任務，可以通過調用 SceiallsEmPty()去發(fā)現(xiàn)環(huán)狀隊列中是否有字節(jié)。


圖4是發(fā)送數(shù)據(jù)模塊的流程圖。當需要發(fā)送數(shù)據(jù)給串行端口時，SerialPurChar()等待信號量在初始化發(fā)送信號量時應該初始為緩沖區(qū)的大小。因此，當緩沖區(qū)中沒有更多空間時，SerialPutChar()就掛起任務，只要UART再次發(fā)送字節(jié)，掛起任務就將恢復。 SerialGctChar()被中斷服務程序調用，如果發(fā)送緩沖區(qū)至少還有一個字節(jié)，Seri-a1GetChar()就返回一個從緩沖區(qū)發(fā)送的字節(jié)。如果緩沖區(qū)己空，則SerialGetChar()返回Null，這將使調用停止進一步的發(fā)送中斷，一直到有數(shù)據(jù)發(fā)送為止。

4 異步串行通信的接口函數(shù)
應用任務可以通過如下的幾個函數(shù)來控制和訪問UART：SerialCfgPort()、SerialGetChar()、SerialInit()、SerialIsEmpty()、SerialIsFull()和SerialPutChar()。
SerialCfgPort()用于建立串行端口的特征，在為指定端口調用其他服務前，必須先調用該函數(shù)，包括確定波特率、比特數(shù)、奇偶校驗和停止位等。
SerialGetChar()使應用程序從接收數(shù)據(jù)的環(huán)狀緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)。
SerialInit()用于初始化整個串口軟件模塊，且必須在該模塊提供的其他任何服務前調用。SeriallInit()將環(huán)狀緩沖區(qū)計數(shù)器的字節(jié)數(shù)清零，并初始化每個環(huán)狀緩沖區(qū)的IN和OUT指針，指向數(shù)據(jù)存儲區(qū)的開始處。數(shù)據(jù)接收信號量初始化為0，表示在環(huán)狀緩沖區(qū)無數(shù)據(jù)。用傳送緩沖區(qū)大小初始化數(shù)據(jù)傳送信號量，表示緩沖區(qū)已空。
SerialIsEmpty()允許應用程序確定是否有字節(jié)從串口接收進來。本函數(shù)允許在無數(shù)據(jù)時避免將任務掛起。
SerialIsFull()允許應用程序確定傳送環(huán)狀緩沖區(qū)的狀態(tài)，本函數(shù)可以在緩沖區(qū)已滿時避免將任務掛起。
SerialPutChar()允許應用程序向一個串行端口發(fā)送數(shù)據(jù)。

結 語
該串口通信模塊充分利用了實時內核的任務調度功能和信號量機制，系統(tǒng)軟件模塊化，可讀性增強，便于修改和移植，其設計思路和方法可以很好的應用在多種情況下的測控系統(tǒng)中，系統(tǒng)的擴展方便，具有一定的借鑒作用。該串口通信模塊已作為某鐵路供水遠程控制終端的一部分，運行穩(wěn)定，提高了整個系統(tǒng)的運行效率和實時性。