μC/OS-II在數(shù)字微波監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的普及和深入，在更加復(fù)雜的應(yīng)用中傳統(tǒng)軟件開發(fā)手段難以滿足需求，嵌入式操作系統(tǒng)在開發(fā)中扮演著越來越重要的角色，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于手機、移動計算機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和工控仿真等領(lǐng)域。嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II源碼是公開的，而且它是可移植、可固化、可裁減及可剝奪型的多任務(wù)實時內(nèi)核，可用于各類8位、16位和32位單片機和DSP，目前得到廣泛應(yīng)用。本文給出一種數(shù)字微波設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)引入μC/OS-II之后，系統(tǒng)的開發(fā)效率得到提高，整個系統(tǒng)的健壯性得到增強，文中對軟件設(shè)計應(yīng)用中遇到的關(guān)鍵問題作了深入討論并給出了相應(yīng)的解決方案。

1 數(shù)字微波設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

微波通信是一種利用微波傳輸信息的通信手段,數(shù)字微波采用數(shù)字信號處理技術(shù),利用微波信道傳輸數(shù)字信號，以下給出一種數(shù)字微波通信系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。由兩個端站組成一條微波鏈路，每個端站含一個室內(nèi)單元IDU（In-Door Unit）、一個室外單元ODU（Out-Door Unit）、連接室內(nèi)單元和室外單元的同軸電纜、以及微波天線。本文主要討論IDU監(jiān)控部分CPU相關(guān)內(nèi)容的軟硬件設(shè)計。

1.1 微波監(jiān)控IDU部分硬件設(shè)計

IDU組成框圖如圖1所示，主要由業(yè)務(wù)接口、輔助業(yè)務(wù)、復(fù)分接、微波幀分復(fù)接、中頻調(diào)制解調(diào)、中頻分合路器、電源、CPU及相關(guān)接口組成。

主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過業(yè)務(wù)接口電路復(fù)接后，與公務(wù)、輔助數(shù)據(jù)信號等一起進入微波幀復(fù)接模塊，復(fù)接成微波幀信號，由調(diào)制模塊完成調(diào)制，通過中頻分合路器送往ODU。從ODU送來的中頻信號經(jīng)過中頻分合路器送往解調(diào)模塊解調(diào)出數(shù)據(jù)，送到微波幀分接電路，分接出主業(yè)務(wù)、公務(wù)以及輔助數(shù)據(jù)信息，通過主業(yè)務(wù)接口電路分接出各支路主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。CPU對所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行監(jiān)視和控制，監(jiān)視所傳數(shù)據(jù)的狀態(tài)、性能等信息，可設(shè)置所傳數(shù)據(jù)的各種參數(shù)，通過輔助業(yè)務(wù)接口可提取和插入各種控制信息。

CPU采用PHILIPS公司的32位ARM芯片LPC2214，該芯片接口豐富，硬件設(shè)計時CPU相關(guān)接口完成功能如下：輸入接口提供按鍵設(shè)置掃描電路，輸出接口通過液晶、告警燈及蜂鳴器輸出信息，通過I2C接口CPU可實現(xiàn)對串行E2PROM、時鐘芯片的存取，CPU本身提供SPI接口，通過該接口實現(xiàn)本端與遠端控制信息的交換。串行接口提供一種監(jiān)控手段，可實現(xiàn)CPU與PC機的通信，完成狀態(tài)讀取和各種命令的設(shè)置，以太網(wǎng)接口通過擴展以太網(wǎng)接口芯片實現(xiàn)，通過以太網(wǎng)接口建立與網(wǎng)管中心的通信，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的管理。OOK（On/Off—Keying）調(diào)制解調(diào)電路完成IDU與ODU之間的通信，通過該電路，IDU可對ODU進行設(shè)置發(fā)功率、收發(fā)頻率、監(jiān)視ODU的工作狀態(tài)等。

1.2 軟件結(jié)構(gòu)

軟件總體分為應(yīng)用程序和μC/OS-II兩部分，應(yīng)用程序是用戶代碼部分，采用C語言編寫，完成對整個系統(tǒng)的監(jiān)控；μC/OS-II為一種嵌入式多任務(wù)實時操作系統(tǒng)，其大部分程序使用C語言編寫，還有一小部分和處理器密切相關(guān)的代碼使用匯編語言編寫，μC/OS-II包括了三部分，即μC/OS-II核心代碼、配置代碼和移植代碼。

其中，核心代碼：包括10個C程序文件和一個頭文件，主要實現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)度、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、信號量、消息郵箱和消息隊列等系統(tǒng)功能，而這些功能的實現(xiàn)與處理器類型無關(guān)。

配置代碼：包括2個頭文件，用于裁剪和配置μC/OS-II，這部分代碼根據(jù)用戶的實際需求來配置μC/OS-II系統(tǒng)。

移植代碼：這部分主要包括1個匯編文件、1個C程序文件和一個頭文件，這部分根據(jù)具體的處理器移植μC/OS-II系統(tǒng)的需要修改，它和處理器關(guān)系密切。

2 μC/OS-II在微波監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用程序中任務(wù)的設(shè)計與劃分

根據(jù)實際的需要，應(yīng)用軟件劃分為7個任務(wù):液晶顯示、按鍵接收和告警、時間標志處理、遠端信息處理、數(shù)據(jù)處理、串口任務(wù)處理，如圖2所示。

圖2 應(yīng)用程序中任務(wù)的劃分

（1） Task_LCD_OP：主要是處理菜單的顯示，根據(jù)不同的菜單顯示設(shè)備的相關(guān)信息，并且完成將設(shè)置數(shù)據(jù)保存到公共變量中。

（2） Task_KEY：主要完成外部按鍵信號的掃描，按照不同的按鍵轉(zhuǎn)換為不同的編碼，并把其值保存到公共變量中。

（3） Task_TIME_FLG：實現(xiàn)設(shè)置時間標志，以使其它任務(wù)完成定時任務(wù)，因為有許多的定時任務(wù),所以設(shè)立了一個單獨的任務(wù)來設(shè)置或取消時間標志。