ucos-ii在嵌入式智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.2.1 針對BF533的ucos-ii的代碼修改

由于BF533是基于MSA（微信號架構(gòu)）的16位定點DSP，為了能與ucos-ii數(shù)據(jù)處理單位統(tǒng)一，需要在OS_CPU.H文件中設(shè)置BF533的數(shù)據(jù)單元長度。部分宏定義代碼如下：

typedef bool BOOLEAN;

typedef signed char INT8S;

typedef signed short int INT16S;

typedef signed int INT32S;

另外在OS_CPU.H文件中還需設(shè)置幾個堆棧的參數(shù)如堆棧的增長方向、堆棧的操作單位等。BF533支持的是自頂向下的堆棧增長方式，即堆?？臻g從高地址向低地址增長。單次堆棧操作單位是INT32U。最后在OS_CPU.H還要對三個函數(shù)進(jìn)行宏定義：屏蔽所有中斷，恢復(fù)所有中斷，進(jìn)行任務(wù)切換。這三個函數(shù)在ucos-ii中十分重要，前兩個是為了保證一些重要函數(shù)或任務(wù)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)不會被改變（即通常所說的代碼臨界段），第三個是用于ucos-ii的任務(wù)切換，在ucos-ii中要求任務(wù)的切換就好象是剛發(fā)生過一次中斷一樣。在本系統(tǒng)中首先假設(shè)申請切換的任務(wù)已經(jīng)把相關(guān)的寄存器變量等參數(shù)保存，并將堆棧指針指向了優(yōu)先級高的任務(wù)。這樣任務(wù)切換函數(shù)就只需要完成中斷返回操作。

開發(fā)軟件采用VisualDSP++，它的編譯器支持在C語言中嵌入?yún)R編，因此我們把這個宏定義直接寫成了一條軟件中斷指令：raise 14。這樣一旦系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)切換，實際上引起了一個中斷操作，在OS_CPU_A.ASM文件中我們在此中斷操作中完成任務(wù)切換前的保存寄存器等工作，最后是一條中斷返回指令：RTS。這樣優(yōu)先級更高的任務(wù)運(yùn)行時就會好像剛從中斷返回一樣。

在文件OS_CPU_A.ASM中還需要編寫幾個匯編函數(shù)來實現(xiàn)ucos-ii的時鐘節(jié)拍、正常任務(wù)切換、中斷級任務(wù)切換、初始化任務(wù)堆棧等功能。

在ucos-ii中，我們可以把時鐘節(jié)拍TICKS比做是它的心臟節(jié)拍。TICKS為系統(tǒng)提供了一個時間基準(zhǔn)并為各個任務(wù)提供了時間等待等服務(wù)。本系統(tǒng)使用BF533的核心定時器來完成系統(tǒng)時鐘節(jié)拍的功能。系統(tǒng)TICKS設(shè)定的是100mS。以下是部分初始化核心定時器的匯編代碼：

_CoreTimerInit:

p1.H = （ TCNTL >>16 ）; //設(shè)置時間控制寄存器

p1.L = （ TCNTL 0xFFFF ）;

r3 = 1;

[ p1 ] = r3;

p1.H = （ TCOUNT >>16 ）; //裝載計數(shù)值

p1.L = （ TCOUNT 0xFFFF ）;

[ p1 ] = r1;

p1.H = （ TCNTL >>16 ）; //開啟定時器

p1.L = （ TCNTL 0xFFFF ）;

r1 = 0x07;

[ p1 ] = r1;

_CoreTimerInit.end:

除增加上述功能函數(shù)外，在ucos-ii啟動代碼的程序中加入BF533的一些必須的初始化程序如CPU頻率的設(shè)定等， ucos-ii就可以在本系統(tǒng)上運(yùn)行起來。

2.2.2 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)在ucos-ii中的系統(tǒng)驅(qū)動程序添加

ucos-ii移植完成后，嵌入式系統(tǒng)要實現(xiàn)應(yīng)有的功能還需要添加一些外圍電路的驅(qū)動程序如：網(wǎng)卡芯片LAN91C111的初始化程序，視頻A/D芯片的初始化程序等。由于Blackfin系列DSP支持存儲空間的DMA操作，為了充分發(fā)揮BF533的硬件優(yōu)勢，本系統(tǒng)專門建立一個文件DMA_TRANS.C實現(xiàn)多個存儲空間的DMA操作的初始化配置，以方便各個任務(wù)實現(xiàn)其功能調(diào)用。以下就是實現(xiàn)網(wǎng)卡芯片DMA存儲操作的部分配置文件：

void init_dma（LAN91C111_DATA ＊d）

｛dev =d; // 為LAN91C11設(shè)置一個全局靜態(tài)變量，實現(xiàn)對它的數(shù)據(jù)訪問

SET_SHORT（（dev->DstStreamBaseAddr+OFFSET_CONFIG）,（unsignedshort）0x0）;

// 對目標(biāo)地址的配置清零

SET _SHORT（（dev->SrcStreamBaseAddr+OFFSET_CONFIG）,（unsigned short）0x0）;

//對源地址的配置清零

dma_mask_en（1）; //將SIC控制寄存器的相應(yīng)DMA傳輸位置1。｝

2.3 基于ucos-ii和監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)程序添加

在ucos-ii中系統(tǒng)的各個應(yīng)用程序被當(dāng)成是任務(wù)，每個任務(wù)被分配一個優(yōu)先級，ucos-ii支持的最大任務(wù)數(shù)可在OS_CFG .H文件中指定。ucos-ii可以管理多達(dá)64個任務(wù)，并從中保留了四個最高優(yōu)先級和四個最低優(yōu)先級的任務(wù)供自己使用，所以用戶可以使用的只有56個任務(wù)。因為ucos-ii不支持相同優(yōu)先級的任務(wù)，所以每建立一個任務(wù)就需要為任務(wù)分配一個優(yōu)先級并建立一個獨立的堆棧空間。

本智能監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤監(jiān)控和將原始數(shù)字圖象轉(zhuǎn)化為BMP格式并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送現(xiàn)場圖片的功能。在ucos-ii中分配了兩個任務(wù)優(yōu)先級0和1給對運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤和網(wǎng)絡(luò)傳輸。之所以使網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜蝿?wù)優(yōu)先級低于對運(yùn)動目標(biāo)跟蹤的任務(wù)，是因為考慮到網(wǎng)絡(luò)延時等因素會造成對運(yùn)動目標(biāo)跟蹤的實時性效果比較差，對圖像做二值化和差分等運(yùn)算的時間不大于150mS以及攝像機(jī)云臺運(yùn)動一次的時間大概是500mS。本系統(tǒng)在對運(yùn)動目標(biāo)跟蹤任務(wù)中采取的策略是：每當(dāng)任務(wù)完成一次跟蹤，就使自己進(jìn)入掛起狀態(tài)，直到每秒定時到后，在時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序中喚醒該任務(wù)使之處于就緒狀態(tài)。

嵌入式系統(tǒng)常用在一些特定專用設(shè)備上，通常這些設(shè)備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，實時響應(yīng)要求很高，特別是在面向視頻應(yīng)用的系統(tǒng)中。嵌入式操作系統(tǒng)具有體積小、實時性好等優(yōu)點。嵌入式操作系統(tǒng)ucos-ii就是基于任務(wù)優(yōu)先級搶占的嵌入式實時操作系統(tǒng)。