基于μC／OS-II的顯示控制系統(tǒng)開發(fā)

引 言
隨著性能的提高和價(jià)格的降低，越來越多的嵌入式應(yīng)用采用了ARM處理器。在強(qiáng)大功能及豐富外設(shè)的支持下，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)憑借較高的開發(fā)效率、可維護(hù)性和可靠性成為開發(fā)設(shè)計(jì)的理想選擇。
μC／OS-II是一個(gè)完整的、可移植、可裁減的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。它是用ANSI C語言編寫的，包含一小部分匯編語言代碼，可以供不同架構(gòu)的微處理器使用。μC／OS由美國人Jean J．Labrosse于1992年完成，1998年發(fā)展到μC／OS-II，目前的版本為μC／OS-II v2．83。2000年，μC／OS得到美國航空管理局(FAA)的認(rèn)證，可以用于飛行器中。作為一個(gè)典型的嵌入式操作系統(tǒng)，μC／OS-II的應(yīng)用非常廣泛，如照相機(jī)、醫(yī)療器械、音響設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、高速公路電話系統(tǒng)、自動(dòng)提款機(jī)等等。
本文主要討論了μC／OS-II環(huán)境下中斷按鍵消抖處理及LCD多級(jí)菜單顯示的實(shí)現(xiàn)問題，并通過一款產(chǎn)品的實(shí)例設(shè)計(jì)闡述了中斷按鍵的處理流程以及多級(jí)菜單顯示的程序框架。

1 顯示控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用基于Cortex-M3架構(gòu)的ARM處理器LM3S1960和液晶顯示器HS240128A作為顯示控制系統(tǒng)的核心，按鍵采用中斷的方式。顯示控制系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。

LM3S1960是Luminary公司推出的高性價(jià)比微處理器。它具有256 KBFlash，64 KB RAM，4個(gè)32位定時(shí)器，6個(gè)運(yùn)動(dòng)控制PWM，3個(gè)UART，2個(gè)I2C，2個(gè)SSI以及60個(gè)用戶可用I／O。LM3S1960最高運(yùn)行頻率為50 MHz，其所有GPIO輸入可觸發(fā)中斷，支持IRDA的UART，非常適合嵌入式控制系統(tǒng)。
HS240128A是240×128圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，采用T6963C作為內(nèi)置控制器，內(nèi)置字符發(fā)生器和32 KB顯示緩沖區(qū)，具有接口簡單、控制指令集功能齊全的特點(diǎn)。

2 中斷按鍵消抖處理
在按鍵數(shù)目較多的情況下，一般采用掃描查詢的方式。本設(shè)計(jì)中按鍵全部采用中斷的方式，主要是考慮到按鍵數(shù)目不多，且處理器的每一個(gè)引腳都具有中斷功能，實(shí)現(xiàn)簡單，響應(yīng)速度快。
在按鍵的過程中容易產(chǎn)生抖動(dòng)，沒有按鍵按下有時(shí)也可能會(huì)有干擾脈沖，如果不加以處理，容易引起誤操作。所以，消除抖動(dòng)是按鍵處理的必要過程。在一般的處理器中，消抖處理多采用延時(shí)判斷的方法，這種方法不適合在操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵谥袛嘀屑尤氪蟮臅r(shí)延，會(huì)大大降低系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度，所以本設(shè)計(jì)采用圖2所示的處理方法。

圖2(a)為按鍵中斷處理程序流程。為了提高中斷的實(shí)時(shí)性，在中斷處理過程中盡可能進(jìn)行少的操作。本設(shè)計(jì)中只進(jìn)行了保存鍵值和發(fā)送按鍵中斷信號(hào)量的操作，大大提高了中斷響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。
圖2(b)為按鍵處理任務(wù)流程。在完成初始化后，任務(wù)開始等待中斷發(fā)過來需要判斷的原始按鍵值的信號(hào)量()SSemPend(C)SKeyRawSem，O，err)。其中的參數(shù)OSKeyRawSem是原始按鍵中斷信號(hào)量。如果沒有信號(hào)量發(fā)過來，那么任務(wù)會(huì)在這里被掛起。接收到后首先關(guān)閉按鍵中斷，進(jìn)行系統(tǒng)延時(shí)OSTimeDlyHMSM(0，0，0，JitterTime)，JitterTime是延時(shí)時(shí)間。在這個(gè)延時(shí)的過程中，會(huì)進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度，本任務(wù)也會(huì)被掛起，直到延時(shí)結(jié)束，重新被加入等待任務(wù)列表。在延時(shí)結(jié)束任務(wù)重新獲得CPU后，進(jìn)行按鍵的再次判斷，判斷是否真的發(fā)生了按鍵中斷。如果判斷正確，則需要等待按鍵的松開。在判斷是否松開的過程中，同樣加入了系統(tǒng)延時(shí)判斷OSTimeDly-HMSM(0，0，0，CheckTime)，CheckTime是每次檢測(cè)延時(shí)的時(shí)間。按鍵松開后，任務(wù)發(fā)送按鍵信號(hào)量給其他任務(wù)使用OSSemPost(OSKeySem)，其中OSKeySem為經(jīng)過確認(rèn)的按鍵中斷。如果判斷錯(cuò)誤，則清除鍵值。最后，打開按鍵中斷，重新等待新的按鍵中斷。