基于μC/OS-II實時系統的CAN總線遠程通信模塊設計

　　3. μC/OS-II在2407上的移植

　　絕大部分μC/OS-II的源碼是用移植性很強的ANSI C寫的，只有和微處理器硬件相關的那部分是用匯編語言寫的。而TI公司提供的編譯器Code Composer Studio (C2000) V2.20支持C語言和匯編語言開發，筆者在此編譯器的基礎上完成了μC/OS-II的移植。移植工作主要集中在三個文件的修改工作：修改頭文件OS_CPU.H相關的內容，包括：數據類型定義、堆棧增長方向、中斷相關的一些宏定義等;OS_CPU_C.C中編寫任務堆棧初始化函數及系統HOOK函;OS_CPU_A.ASM中編寫四個匯編語言函數：OSStartHighRdy(), OSCtxSw(), OSIntCtxSw()和OsTickISR()。

　　具體移植過程由于不是本文重點，恕筆者不再詳述。

　　4. 基于緩沖隊列支持下的CAN總線驅動程序設計

　　驅動程序是連接底層的硬件和上層的API函數的紐帶，有了驅動程序模塊，就可以把操作系統的API函數和底層的硬件分開來。任何一個硬件的改變、刪除或者添加，只需要隨之改變、刪除或者添加提供給操作系統的相應的驅動程序就可以了，并不會影響到API函數的功能，更不會影響到用戶的應用程序。同時，為了保證在實時多任務操作系統中，對硬件訪問的唯一性，系統的驅動程序要受控于相應的操作系統的多任務之間的同步機制。

　　(1) μC/OS-II的通信機制

　　μC/OS-II在處理任務之間的通信和同步的時候，主要通過以下幾種方式：信號量(Semaphore)，郵箱(Mailbox)，消息隊列(Queue)和互斥信號量(Mutex)。具體的通過事件控制塊(ECB)來實現。μC/OS-II中定義的數據結構OS_EVENT能夠維護任務間通信和同步的所有信息，該數據結構不僅包含了事件本身的定義，如信號量的計數器、指向郵箱的指針、指向消息隊列的指針數組、互斥量中能否獲得資源的Flag和正在使用該互斥量的任務，還定義了等待該事件的所有任務列表。事件發生后，等待的優先級最高的任務進入就緒態。

　　(2) 緩沖隊列的設計和通信任務的配合

　　在微機系統中,一般串行設備或者其他字符型設備都存在外設處理速度和CPU速度不匹配的問題，所以需要建立相應的緩沖區。向CAN口發送數據時，只要把數據寫到緩沖區，然后由CAN控制器逐個取出往外發送。從CAN口接收數據時，往往等收到若干個字節后才需要CPU進行處理，所以這些預收的數據可以先存在緩沖區。緩沖區可以設置收到若干個字節后再中斷CPU，這樣就避免了因為CPU的頻繁中斷而降低系統的實時性。

　　在對緩沖區讀寫的過程中，經常會遇到想發送數據的時候，緩沖區已滿;想去讀的時候，接受緩沖卻是空的。對于用戶程序端，采用傳統的查詢工作方式，頻繁的讀取使得程序效率大為降低。如果引入讀、寫兩個信號量分別對緩沖區兩端的操作進行同步，問題自然解決：用戶任務想寫但緩沖區滿時，在信號量上休眠，讓CPU運行別的任務，待ISR從緩沖區讀走數據后喚醒這個休眠的任務;類似的，用戶任務想讀但緩沖區空時，也可以在信號量上休眠，待外部設備有數據來了再喚醒。其中，μC/OS-II的信號量提供了超時等待機制，CAN端口本身也有超時讀寫能力。

　　接受和發送的數據緩沖區數據結構定義如下：

　　typedef struct {

　　INT16U BufRxCtr; //接受緩沖中的字符的數目

　　OS_EVENT BufRxSem; //接受信號量

　　INT8U BufRxInPtr; //接收緩沖中下一個字符的寫入位置

　　INT8U BufRxOutPtr; //接收緩沖中下一個待讀出字符的位置

　　INT8U BufRx[CAN_BUF_SIZE]; //接收環形緩沖區的大小

　　INT16U BufTxCtr; //發送緩沖中字符的數目

　　OS_EVENT BufTxSem; //發送信號量

　　INT8U BufTxInPtr; //發送緩沖中下一個字符的寫入位置

　　INT8U BufTxOutPtr; //發送緩沖中下一個待讀出字符的位置

　　INT8U BufTx[CAN_BUF_SIZE]; //發送環形緩沖區的大小

　　}CAN_BUF;

　　其他接口函數如下：

　　Void CanInitHW ( ); //設置CAN控制器端口中斷向量

　　Void CANSendMsg ( ); //向CAN控制器端口發送數據

　　Void CANReceiveMsg ( ); //從CAN控制器端口接受數據