使用凌陽SPCE061A的嵌入式應用系統設計

　　μC/OS-II 在SPCE061A上的移植

　　μC/OS-II內核移植的主要內容

　　μC/OS-II是為微控制器和應用軟件開發而設計的搶占式實時多任務操作系統，其內核主要實現任務調度、任務間的通信、內存管理和時間管理。其軟件體系結構以及與硬件的關系如圖3所示．
多任務應用程序位于最上層，通過調用內核的API函數來實現任務的調度和切換、存儲管理和任務進程的通訊． μC/OS-II的大部分代碼是用C語言編寫，而與硬件相關的三個源程序文件0S_CPU．H，OS_CPU_A．A，OS_CPU_C．C含有與硬件處理器相關的匯編語言代碼，來實現對處理器寄存器的訪問以及堆棧的操作．因而μC/OS-II操作系統在SPCE061A上的移植主要是對0S_CPU． H，OS_CPU_A．A，OS_CPU_C．C三個源程序的編寫。

　　其中OS_CPU．H 中包括了用#define定義的與處理器相關的常量，宏和類型定義．這樣與μC/OS-II所定義的變量類型相一致．OS_CPU_A．A 中要求用戶編寫四個簡單的匯編函數：(1)OSStartHighRdy()函數的作用是用于運行最高優先級的就緒任務．(2)OSCtxSw()是實現 CPU 在正常運行時任務間的切換，即對當前任務堆棧的保存和對高優先級任務堆棧的彈出，使最高優先級任務獲取CPU 的控制權． (3)OSIntCtxSw()是在中斷服務程序中執行任務切換功能的函數．(4)OSTickISR()是系統時鐘的中斷服務程序．該程序執行頻率為10～100 Hz，主要功能是檢查是否有由于延時而被掛起的任務成為就緒任務，如果有就調用OSIntCtxSw()進行任務切換，從而運行高優先級的任務． OS_CPU_C．C中主要是編寫任務堆棧初始化函數OSTaskStklnit().

　　移植中的關鍵問題

　　多任務系統在運行時，任一當前正在運行的任務好像獨占CPU一樣，需要為每個任務開辟一段內存空間作為該任務的任務堆棧，該堆棧的作用是保存任務被切換前時CPU各寄存器的值以及系統堆棧的數據。由于不同的處理器其內部的寄存器分配不一樣，有時堆棧的增長方式也不一樣，因而移植的關鍵問題就是要針對不同的處理器如何在任務切換時做好寄存器的狀態的保護，以及系統堆棧和任務堆棧的切換，從而編寫好介于底層硬件和操作系統之間的軟件層。凌陽 SPCE061A單片機有R1~R5五個通用寄存器，以及段寄存器SR, 程序計數器PC,共有7個CPU內部寄存器在任務切換前需要保存。μC/OS-II系統通過調用OSCtxSw()來實現任務的切換。

　　語音識別系統實例

　　本系統通過設計一個語音識別系統來驗證μC/OS-II在SPCE061A上的移植成功，系統共創建4個實時任務，硬件實現上只需在最小系統上增加相應的音頻電路和液晶顯示模塊。

　　//建語音識別初始化任務

　　OSTaskCreate(Task1， (void * )0， (void*) tackl[-TASK—STK—SIZE一1]，1)；

　　//建立語音訓練任務

　　OSTaskCreate(Task2， (void * )0， (void*) tack2[-TASK—STK—SIZE一1]，2)；

　　//建立語音識別任務

　　OSTaskCreate(Task3， (void * )0， (void*) tack3[-TASK—STK—SIZE一1]，3)；

　　//LCD顯示的任務

　　OSTaskCreate(Task4， (void * )1， (void*) tack4[-TASK—STK—SIZE一1]，4)；

　　同時采用信號量來實現語音識別任務和LCD顯示的任務之間的通訊，使得系統在成功識別語音后同時控制LCD輸出識別的正確與否的信息。系統運行結果：系統初始化，調用訓練函數進行語音識別訓練；訓練成功后，進入語音識別循環，并將語音識別的結果在LCD上顯示出來。

　　μC/OS-II操作系統具有較強的實時性，而且代碼量較小(總計8K 多)，現已被移植到許多處理器上。而將μC/OS-II移植到SPCE061A芯片上，具有一定的應用價值，使得基于SPCE061A的應用系統的設計可以更加靈活。同時μC/OS-II 實時操作系統的在SPCE061A移植，不但可以提高基于SPCE061A的應用系統的實時性、可靠性和穩定性，還提高了應用軟件的可移植性,降低了研發周期。