基于飛思卡爾MK10N512微控制器及MQX操作系統的電梯主控系統設計

　　FlexBus接口具有5個用戶可編程片選信號(FB_CS[5:0])，FB_CS[5:0]片選信號通過片選基址寄存器FB_CSARn和片選掩碼寄存器FB_CSMRn來控制。基址寄存器FB_CSARn[31:16]設置訪問地址的高16位，片選掩碼寄存器FB_CSMRn[31:16]用于屏蔽訪問地址的低16位。基址寄存器FB_CSARn設置訪問外設最大空間為216=64kbyte，配合掩碼寄存器設置訪問外設最大空間為232=4GByte。本設計中SRAM容量為512kbyte，位于CS0區域，故需要配合掩碼寄存器一并設置，如FB_CSAR0[31:16] = 0x6000;FB_CSMR0[31:16] = 0x0007，其區域容量為2(16+3)=512Kbyte。而FeRAM容量為32kbyte，位于CS1區域，只需設置基址寄存器即可，如FB_CSAR0[31:16] = 0x6010。

　　FlexBus接口可以連接8位、16位、32位數據總線，支持字節、字和長字操作數傳輸。FlexBus接口還支持Burst傳輸，實現一個周期最多可以傳輸16 Byte。本設計采用8位數據總線，為了提高效率，采用Burst傳輸，實現一個周期傳輸4Byte。MK10N512的FB_AD31-24管腳連接存儲器的數據線D7-D0管腳，故數據傳輸采用左對齊的方式，控制寄存器FB_CSCR0設置如下：FB_CSCR0[BLS]=0b，FB_CSCR0[PS]=01b，FB_BSTR0[PS]=1b，FB_CSCR0[BSTW]=1b。

　　5 主控系統軟件設計

　　5.1 開發環境

　　Code Warrior Developer Studio 10.2開發環境是飛思卡爾專門針對其微控制器的集成開發環境。它是基于eclipse框架的集成開發環境，包括項目管理器、文本編輯器、匯編器、C/C++編譯器、連接器和調試器。通過安裝插件的方式，可以添加MQX實時操作系統調試工具。MQX調試工具能實現監控系統內核數據、任務的運行情況和占用內存、信號量(Semaphores)和事件(Event)等的使用情況，非常便于基于MQX操作系統的程序調試。相比其他集成開發環境，Code Warrior Developer Studio 10.2對飛思卡爾公司開發的微控制器和MQX實時操作系統，能提供最新、最快、最好的支持。

　　5.2 軟件架構

　　軟件架構如圖5所示，采用分層結構，包括PSP(Processor Service Package)、BSP(Board Service Package)、MQX內核、定時控制程序、中斷控制程序、電梯控制任務和通信數據處理任務。PSP和BSP是硬件驅動層，負責初始化CPU、板上外設、總線接口、通信接口、以及提供訪問硬件的接口。MQX內核是操作系統層，提供任務管理、內存管理、任務間的通信與同步、中斷管理、時間管理等系統級服務及接口函數。定時控制程序及中斷控制程序為系統中間層，為電梯任務與操作系統的中間控制層，是根據電梯任務的特點，調用操作系統的任務接口API實現對電梯任務的調度處理。電梯控制任務和通信數據處理任務為用戶層。電梯控制任務負責根據召喚信息控制電梯的運行。通信數據處理任務負責處理電梯主制系統與調試工具、召喚系統、大樓智能控制系統的數據通信，并把通信數據傳輸給電梯控制任務。

　　5.3 系統初始化

　　系統上電后，首先對硬件進行初始化，即對MCU的內部寄存器和外設寄存器賦初始值，包括初始化棧指針寄存器SP的值。接著對程序定義的變量進行初始化，包括對不帶初始值的變量進行清零;對有初始值的變量，把其初始值從ROM賦值到RAM;對程序定義的對象進行初始化。完成上述初始化之后，就可以對實時操作系統MQX進行初始化，創建MQX系統內存空間，初始化最基本的組件，創建IDLE空閑任務和Main_task自動運行任務，并且進入Main_task自動運行任務。至此MQX系統初始化就基本完成，接著可以開始用戶任務程序初始化。Main_task任務初始化定時控制程序、中斷控制程序、電梯控制任務和通信數據處理任務。Main_task任務完成用戶任務初始化后，把任務運行的控制權交給定時控制程序和中斷控制程序，系統開始運行電梯控制任務和通信數據處理任務。系統初始化流程如圖6所示。