基于μC/OS-Ⅱ的Flexray線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　MC9S12XF512芯片不僅設(shè)有FLASH頁面管理寄存器PPage，也有RAM頁面管理寄存器RPage、E2PROM頁面管理寄存器EPage以及全程寄存器GPage。當(dāng)時鐘節(jié)拍中斷發(fā)生時，芯片會自動把CPU寄存器推入堆棧，但是并不包括上述各寄存器，因此在OS_CPU_A．ASM文件三個函數(shù)中，均需要加入將寄存器入棧和出棧的語句。由于篇幅有限，僅以PPage代碼為例：

　　寄存器的入棧必須按照GPage，EPage，RPage，PPage的順序，出棧則相反。

　　2．3 修改OS_CPUC．C文件

　　OS_CPUC．C文件是使用C語言編寫與任務(wù)調(diào)度部分有關(guān)的代碼，包括任務(wù)堆棧初始化函數(shù)OSTaskStklnit()和時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序OSTicklSR()。

　　2．3．1 修改任務(wù)堆棧初始化函數(shù)0STaskStkInit()

　　由于μC／OS-Ⅱ是利用中斷方式來實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的，因此需要使用函數(shù)OSTaskStklnit()來模擬發(fā)生一次中斷后的堆棧結(jié)構(gòu)，按照中斷后的進棧次序預(yù)留各個寄存器存儲空間，而中斷返回地址指向任務(wù)代碼的起始地址。編寫時需要根據(jù)芯片的中斷后，X，Y，A，B，SP等寄存器入棧順序來進行代碼編寫。首先在例程OSTaskStkInit()函數(shù)處設(shè)置斷點，然后單步執(zhí)行程序，觀察X，Y，A，B，SP等寄存器狀態(tài)是否與程序編寫的存儲值對應(yīng)。發(fā)現(xiàn)對應(yīng)于堆棧指針SP值的存儲區(qū)地址是模擬中斷時進棧的存儲地址，而其中保存任務(wù)程序指針地址的內(nèi)容是錯誤的，即不是任務(wù)的指針地址，因此每次在需要調(diào)用任務(wù)執(zhí)行時都進入了錯誤的地址進行執(zhí)行，并沒有找到任務(wù)的代碼。通過單步執(zhí)行OSTaskStkI-nit()函數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)原程序在存儲任務(wù)代碼指針PC值時，只存儲了PC指針的高8位，但后8位未存，導(dǎo)致指針指向錯誤。因此修改程序為：

　　*--wstk=(INTl6U)((INT32U)task)；

　　2．3．2 修改時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序OSTickISR()

　　時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序OSTickISR()負(fù)責(zé)處理所有與定時相關(guān)的工作，如任務(wù)的延時、等待操作等。在時鐘中斷中將查詢處于等待狀態(tài)的任務(wù)，判斷是否延時結(jié)束，否則將重新進行任務(wù)調(diào)度。可以通過調(diào)用OSIntEnter()。OS_SAVE_SP()，OSTimeTick()和OSIntExit()四個函數(shù)進行實現(xiàn)。OSintEnter()函數(shù)通知μC／OS-Ⅱ進入中斷服務(wù)子程序，OS_SAVE_SP()函數(shù)用來保存堆棧指針，OSTimeTick()函數(shù)給要求延時若干時鐘節(jié)拍的任務(wù)延遲計數(shù)器減1，當(dāng)反復(fù)運行該程序后，計數(shù)器為0時，則表明該任務(wù)進入了就緒狀態(tài)，OSintExit()函數(shù)標(biāo)志時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序結(jié)束。

　　之后最重要的一點，就是要將中斷服務(wù)子程序OSTickISR()與任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù)OSCtxSw()添加到系統(tǒng)中斷向量表的相應(yīng)位置中。這里使用的是實時時鐘中斷模塊(RTI)來實現(xiàn)時鐘中斷的產(chǎn)生，因此要將OSTickISR()連接到向量表RTI位置。OSCtxSw()函數(shù)是利用軟中斷來實現(xiàn)任務(wù)的切換功能的，因此軟中斷服務(wù)子程序的向量地址必須指向OSCtxSw()。

　　在進行上述程序編寫后，下載代碼到硬件中，μC／OS-Ⅱ就可以在本系統(tǒng)上實現(xiàn)運行了。

　　3 通信程序設(shè)計

　　利用任務(wù)形式來解決POC狀態(tài)的檢測問題，不僅可以提高程序效率以及避免死循環(huán)現(xiàn)象，同時，還可以建立通信故障檢測報警任務(wù)，在不同的通信狀態(tài)下，對駕駛員提供故障信息，方便處理。

　　線控轉(zhuǎn)向程序結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)初始化、通信控制、數(shù)據(jù)采集和控制算法四大部分。這里只對其中的系統(tǒng)初始化及通信控制部分進行了設(shè)計。

　　3．1 系統(tǒng)初始化

　　在主程序main()中，首先對MC9S12XF512芯片進行初始化，包括：時鐘初始化、I／O口初始化、A／D模塊初始化、PWM模塊初始化以及FlexRay協(xié)議配置初始化。之后，調(diào)用OSInit()函數(shù)對μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)進行初始化。接著創(chuàng)建三個任務(wù)，按照優(yōu)先級順序9、1l、13，分別為FlexRay通信啟動任務(wù)、數(shù)據(jù)接收發(fā)送任務(wù)和故障檢測報警任務(wù)，由這三個任務(wù)實現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的通信部分功能，其他部分功能可通過創(chuàng)建其他任務(wù)進行擴展。最后調(diào)用OSStart()啟動內(nèi)核運行，讓任務(wù)在操作系統(tǒng)的管理與調(diào)度下運行。

　　3．2通信任務(wù)設(shè)計

　　以Freescale公司開發(fā)的針對該芯片的FlexRay通訊傳輸層和表示層的驅(qū)動程序為基礎(chǔ)，進行應(yīng)用層的程序設(shè)計，即編寫通信任務(wù)程序，完成協(xié)議的運行過程。

　　3．2．1 FlexRay通信啟動任務(wù)

　　按照上文介紹的FlexRay協(xié)議中定義的協(xié)議運行過程，當(dāng)對FlexRay通信進行初始配置后，協(xié)議將進入就緒狀態(tài)，之后發(fā)送啟動節(jié)點命令等待協(xié)議狀態(tài)由啟動狀態(tài)變?yōu)檎Ｖ鲃訝顟B(tài)；在正常主動狀態(tài)中，首先發(fā)送關(guān)鍵幀啟動網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點，發(fā)送完成后進入到節(jié)點喚醒狀態(tài)，然后開啟FlexRay通信的各種中斷，包括：傳輸中斷、接收中斷、存儲區(qū)中斷以及定時器中斷等，最后掛起任務(wù)等待檢測到通信故障時進行喚醒；協(xié)議正常被動狀態(tài)是在通信出現(xiàn)故障時，重新配置協(xié)議，進行協(xié)議的重啟。需要注意的是用戶必須在多任務(wù)系統(tǒng)啟動以后再開啟時鐘節(jié)拍器，也就是在調(diào)用Osatart()之后，由任務(wù)優(yōu)先級最高的那個任務(wù)開啟RTI中斷，否則系統(tǒng)容易死鎖。程序流程圖如圖2所示。

　　3．2．2 數(shù)據(jù)接收發(fā)送任務(wù)

　　FlexRay數(shù)據(jù)的接收發(fā)送是通過中斷服務(wù)程序進行的，因此在該任務(wù)中，只需判斷POC狀態(tài)是否進入正常主動狀態(tài)，如果是則使用全局變量對接收函數(shù)Fr_receive_da()和發(fā)送函數(shù)Fr_transmit_data()的消息緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)的讀取和更新。

　　3．2．3 故障檢測任務(wù)

　　在通信過程中，當(dāng)其他節(jié)點因故障重啟或是通信線路中斷時，可以利用故障檢測任務(wù)檢查POC狀態(tài)，當(dāng)協(xié)議運行在正常被動狀態(tài)時，則判斷為通信線路出現(xiàn)故障，將故障LED指示燈設(shè)定為閃爍狀態(tài)；當(dāng)協(xié)議運行在暫停狀態(tài)時，則判斷為節(jié)點控制器故障，故障LED指示燈設(shè)定為常亮狀態(tài)，并對FlexRay通信啟動任務(wù)進行解掛，重新對協(xié)議進行配置，待故障解決，系統(tǒng)可以自動啟動節(jié)點運行。程序流程圖如圖3所示。