基于Lonworks總線的嵌入式智能節點的設計

　　OS_CPU_C.C要求編寫六個簡單的c函數：OSTaskSiklnit()；OSTaskCreateHook()；OSTaskDelHook()；OSTaskSwHook()；OSTaskStatHook()；OSTimeTickHook()唯一必要的函數是OSTaskStklnit()，其它五個函數必須聲明但沒必要包含。對于OSTaskStklnit()而言，OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()通過調用OSTaskStkInit()來初始化任務的堆棧結構，OSTaskStkInit()返回堆棧指針所指的地址，OSTaskCreate()會獲得該地址并將它保存到任務控制塊(OS TCB)中。

　　CPU_ A.ASM要求編寫四個簡單的匯編語言函數：OSStartHighRdy()；OSCtxSw()；

　　OSIntCtxSw()；OSTickISR()。將所有與處理器相關的代碼放到OS_CPU_C.C文件中，而不必放在一些分散的匯編語言文件中。

　　(1)OSStartHighRdy()：運行高優先級就緒任務函數OSStartHighRdy()必須調用OSTaskSwHook()，因為OSTaskSwHook()可以通過檢查OSRunning而確定是OSStartHighRdy()在調用它(OSRunning為FALSE)還是正常的任務切換在調用它(OSRunning為TRUE)。OSStartHighRdy()還必須在最高優先級任務恢復之前和調用OSTaskSwHook()之后設置OSRunning為TRUE。

　　(2)OSCtxSw()、OSIntCtxSw()：上下文切換函數任務級的切換是通過發軟中斷命令來完成的，其中斷向量地址必須指向OSCtxSw()。中斷級的切換由OSIntExit()通過調用OSintCtxSw()來執行切換功能。

　　(3)OSTickISR()：定時中斷函數OSTickISR()函數主要負責進人中斷時保存處理器寄存器內容，完成任務切換退出時恢復處理器寄存器內容并返回，相當于中斷服務程序的入口。

　　4   μc/os_Ⅱ與ShortStack的結合

    因為μc/os_Ⅱ嵌入式操作系統代碼和ShortStack應用程序代碼的固有的特征，兩者可以有機的結合在一起。μcos_Ⅱ由系統服務，如郵箱、內存管理、消息隊列、信號量管理等，對于這些服務是在OS_CFG.h定義了的，當設計的系統要使用這些服務時只需要將定義的值改為1即可。將ShortStack應用程序中的常量定義全部放在OS_CFG.h中。這樣可以同時對操作系統各種服務函數和ShortStack 的API和APP函數實現了裁減。

   將ShortStack應用程序當作μcos_Ⅱ操作系統的一個任務運行。先定義堆棧，以便保存本任務在任務切換時單片機的寄存器的當前值，當μcos_Ⅱ下次調度到該任務運行時就可以從堆棧恢復CPU的值，從而該任務繼續運行。程序如下：

　　OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE];  //任務Task1的任務堆棧

　　OS_STK ShortStackStk[TASK_STK_SIZE];  //ShortStack的任務堆棧

　　…　　//其他任務堆棧

　　Void main（void）

　　{

　　OSInit();

　　OSTaskCreat(Task1，（void *）0,& TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1],0);

　　OSTaskCreat(ShortStack，（void *）0,& ShortStackStk[0],2);

　　…　　//創建其他任務

　　OSStart();

　　return 0;

　　}

　　void ShortStack(void)

　　{

　　lonInit();

　　for(; ; )

　　{

    lonEventHandler();//周期性調用檢查是否有任何LonWorks事件要處理

　　}

　　}

　　由于μc/os_Ⅱ操作系統沒有任何的硬件驅動，所以用戶自己將ShortStack串口驅動、輸入輸出隊列操作部分擴展為該操作系統的一部分。此外，系統可以添加其他特定的任務，通過系統調度，實現節點的合理利用，增加節點的實用性。如圖4所示。

　　最后，將帶有TP/FT-10F控制模塊的MSP430F149芯片接入Gizmo4開發板，通過Nodebuilder開發工具編譯，進入調試界面，利用LonMaker連接為兩節點網絡，測試兩節點是否通訊。

圖4  軟件結構圖

　　5  結束語

   MSP430F149是16bit的RISC微處理器，該處理器特別適用于手持式設備以及高性價比、低功耗的網絡設備，它集成了中斷控制、功率控制、存儲控制、UART、PWM、ADC等豐富的資源。由于工業、家庭網絡化的需求，以及LonWorks總線便捷的入網方式，可以使該多用途智能節點分散自制，每個節點一方面分散地解決其特定的任務，另一方面通過點對點、點對多點的通訊，解決節點之間的信息傳輸，實現分散基礎上的融合。上位機要完成對LON 網絡的監控與管理功能，二者之間必須能進行動態數據交換。LON 總線技術還提供了DDE Server 軟件。DDE Server 能夠實現LON網絡和任何具有DDE 功能的Windows 應用程序間交換網絡變量和信息。系統提供給用戶一個十分友好的人機界面，用戶可通過上位機設置各節點實時運行情況以及歷史運行記錄、打印等。

    本文作者創新點：運用ShortStack技術，設計了以MSP149為主處理器，Neuron芯片為微處理器的通用節點，與Lonworks總線實現通訊連接，并可擴展多種用途，具有很好的實用和經濟價值。

　　參考文獻

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　　[2] ShortStack User’s Guide，Echelon， 2002

　　[3] Jean J．Labrosse著，邵貝貝譯，μC／OS_II源碼公開的實時嵌入式操作系統[M]．北京：中國電力出版社，2001

　　[4] 胡大可 MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機[M]．北京：北京航空航天大學出版社 ，2001

　　[5] 賈慧瀟，王振臣．基于LonWorks 的高性能溫濕度測控系統[J]．微計算機信息，2006，8-1：30-34。