實(shí)用案例：嵌入式采煤工作面安全集中監(jiān)控系統(tǒng)

3.4 系統(tǒng)軟件流程

根據(jù)3.3的分析，在軟件的設(shè)計(jì)方面，主要分為下位機(jī)和上位機(jī)兩個(gè)部分。嵌入式系統(tǒng)(下位機(jī))與通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(上位機(jī))相比具有很多不同點(diǎn)，首先嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定用戶群而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，再次嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，同時(shí)嵌入式系統(tǒng)本身一般不具備開(kāi)發(fā)能力。因此嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面存在許多差異。下面我們將分別闡述在下位機(jī)和上位機(jī)上運(yùn)行的各主要功能模塊的設(shè)計(jì)流程，其中以下位機(jī)的講解為主。

3.4.1 uC/OS-II 系統(tǒng)控制模塊

在下位機(jī)上，為了充分利用系統(tǒng)的資源，嵌入了一個(gè)成熟、開(kāi)源的嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-II 。在本次設(shè)計(jì)中，uC/OS-II 的主要功能如圖3.4.1所示：

uC/OS-II是有美國(guó)嵌入式系統(tǒng)專家Jean.J.Labrosse編寫(xiě)的一款源代碼開(kāi)放的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。與其他嵌入式操作系統(tǒng)系統(tǒng)相比，除具有源代碼開(kāi)放的有點(diǎn)外，他的可移植性強(qiáng)、功能相對(duì)強(qiáng)大，而且其穩(wěn)定性與可靠性很高，因此本次設(shè)計(jì)選用這一款操作系統(tǒng)。

系統(tǒng)上電以后先運(yùn)行自檢程序，如果系統(tǒng)的功能模塊出現(xiàn)異常，則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，為了避免因發(fā)出聲音警報(bào)可能造成的恐慌，本次設(shè)計(jì)通過(guò)EVK1100自帶的LED燈陣列來(lái)提示異常，工作人員可以通過(guò)LED燈陣列顯示的不同信號(hào)快速的查詢到問(wèn)題的所在點(diǎn)，及時(shí)的排除問(wèn)題。

待判斷系統(tǒng)各功能模塊運(yùn)行正常以后啟動(dòng)uC/OS-II。uC/OS-II可以大致分成核心、任務(wù)管理、時(shí)間處理、任務(wù)同步與通信和CPU移植等五個(gè)部分。在本次設(shè)計(jì)中，這五個(gè)部分都將涉及到。如圖3.4.1所示，uC/OS-II正常啟動(dòng)以后，開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)調(diào)度、任務(wù)同步、內(nèi)存管理和時(shí)間管理等功能模塊。其中網(wǎng)絡(luò)通信功能在uC/OS-II中并沒(méi)有提供，需要自己移植相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。在本次設(shè)計(jì)中，我們選擇在uC/OS-II中移植lwip來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧。

lwip是瑞典計(jì)算機(jī)科學(xué)院的一個(gè)開(kāi)源的TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)，lwip是一個(gè)輕型的IP協(xié)議，有無(wú)操作系統(tǒng)的支持都可以運(yùn)行，其對(duì)內(nèi)存的需求并不高，差不多幾百字節(jié)的RAM和40K左右的ROM就可以運(yùn)行，這使lwip協(xié)議棧適合在低端的嵌入式系統(tǒng)中使用。因此lwip可以很好的滿足本次設(shè)計(jì)的對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的需求。