嵌入式實時操作系統μC／OS-II串口通信的設計與實現

2 硬件開發設計
2．1 硬件開發平臺
以STM32V評估板為硬件開發平臺，該評估板采用ST公司32位ARM微處理器STM32F103VB，該芯片最大時鐘頻率72 MHz，內置大容量存儲器包括128 KB的高速Flash和20 K的SRAM，豐富的外設接口：80個高速I／O接口，3個USART，2個I2C，2個SPI，7通道的DMA，RTC等。STM32V開發板將這些外設接口全部引出，自帶LCD液晶顯示并集成調試工具，用戶可方便設計、調試和查看程序運行結果等。評估板功能模塊組成如圖1所示，主要包括以下部分：模擬輸入信號部分、跳線配置、USB電源供給、液晶顯示、串口通信、CAN通信、復位／輸入按鈕、LED顯示和SD卡存儲。

2．2 通信電路
計算機與外界的信息交換稱為通信。通信基本方式分為串行通信和并行通信兩種。串行通信是指一個數據是逐位順序傳送的通信方式，串行通信有同步和異步兩種基本的通信方式。
其中，同步通信是通過同步時鐘來實現發送和接收數據的同步。而異步通信規定了字符數據的傳送格式，即每個數據以相同的幀格式傳送。每一幀信息由起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位組成。依據起始位在每個字符數據開始時使發送和接收同步，停止位則作為字符結束的標志。
PC機的串行通信接口采用的是EIA RS-232E標準串行通信協議。在本設計中，主控芯片STM32F103VB的接口采用TTL電平，規定0～0．8 V為“0”電平，2～5V為“1”電平，它不能直接與PC機標準串行通信接口連接，必須設計TTL電平到RS-232協議電平信號的轉換電路。串口RS-232電平與STM32F103VB微處理器TTL電平轉換由開發板上的ST3232完成，接口電路如圖2所示。

3 軟件開發設計
選擇RealView MDK軟件作為開發工具，它是針對各種嵌入式處理器開發的軟件開發工具。與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器可將代碼密度提高10％，性能改善20％，并且支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器。編程語言可以使用C或者C++語言，支持在線調試。
嵌入式實時操作系統μC／OS-Ⅱ可以管理256個任務，除了系統任務外，用戶應用程序最多可以有248個任務，而中斷嵌套的層數最多也可以到255層。任務創建過程包含了任務堆棧大小的設置、優先級分配以及在通信或保持同步過程中使用的信號量和郵箱。在STM32V評估板上通過RS232接口實現了評估板與PC機的通信，軟件設計流程如圖3所示，在完成相應的初始化之后，創建程序設計中用到的信號量和消息郵箱，緊接著需要創建應用任務，最后啟動系統。