基于CAN總線的嵌入式設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測平臺設(shè)計(jì)

2.4 μC/OS嵌入式操作系統(tǒng)

首先，已經(jīng)將板級支持包編寫完畢，而嵌入式系統(tǒng)首先是單板運(yùn)行，其次是將底層軟件用任務(wù)的方式重新編寫。在單板運(yùn)行嵌入式系統(tǒng)就是移植的過程，主要有：

①定義常量的值，聲明數(shù)據(jù)類型、堆棧參數(shù);

②編寫堆棧初始化參數(shù);

③編寫任務(wù)切換的函數(shù)，還有在中斷函數(shù)中提供時(shí)鐘中斷，即給操作系統(tǒng)時(shí)鐘使用。

移植完成之后，進(jìn)行任務(wù)的編寫。分配給7個任務(wù)不同的優(yōu)先級、堆棧資源和運(yùn)行方式。其中，App_TaskStart是全部任務(wù)的起始點(diǎn)，優(yōu)先級最高，由這個任務(wù)來建立其他任務(wù)，并且啟動統(tǒng)計(jì)任務(wù)。App_TaskCreate建立了其他所有的任務(wù)。AppTaskUSerIF任務(wù)實(shí)現(xiàn)用戶界面，Task_CAN任務(wù)實(shí)現(xiàn)CAN報(bào)文接收，Task_FatFileWR任務(wù)實(shí)現(xiàn)FatFs文件讀寫，AppTaskKbd任務(wù)實(shí)現(xiàn)觸摸驅(qū)動，Clock_Update任務(wù)實(shí)現(xiàn)秒更新。

任務(wù)的周期性啟動在建立任務(wù)時(shí)確定，例如AppTaskUserIF任務(wù)始終在運(yùn)行，采用WM_Exec函數(shù)做界面更新。AppTaskKbd是10 ms周期讀取觸摸坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)繪制鼠標(biāo)箭頭和觸控功能。

信號量是在所有任務(wù)建立之前建立。CAN_MBOX是采用OSMboxCreate建立的郵箱信號量，能夠傳送CAN接收中斷的消息以啟動CAN任務(wù)，F(xiàn)LAGRECORD是OSFlagCreate建立的多值信號量，能置位4位，啟動文件讀寫任務(wù)。ClocK_SEM是OSSemCreate建立的二值信號量，專門用于秒更新中斷的信號量。

CAN_MBOX=OSMboxCreate((void*)0);

//建立CAN接收任務(wù)的消息郵箱

FLAGRECORD=OSFlagCreate(0，err);

//建立記錄文件的開關(guān)量

Clock_SEM=OSSemCreate(1);

//建立秒更新中斷的信號量

在運(yùn)行μC/OS之后，還可以在os_cfg.h函數(shù)中關(guān)閉OS不需要的功能模塊，以達(dá)到裁減系統(tǒng)、節(jié)約內(nèi)存空間的目的。

2.5 μC/GUI顯示界面

需要先移植，再設(shè)計(jì)界面。移植過程可以參考其他文獻(xiàn)。設(shè)計(jì)界面分成兩步：第一步是寫軟件框架，第二步是設(shè)計(jì)具體界面。每一個對話框都是用創(chuàng)建函數(shù)建立，創(chuàng)建函數(shù)會調(diào)用事先定義的資源，包括控件的形式、位置、大小、初始化值等，對話框還指定了相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，通過回調(diào)函數(shù)操作對話框的行為，完成初始化、繪制、按鈕響應(yīng)等。代碼如下：

值得注意的是，建立對話框有兩種函數(shù)，即阻塞型和非阻塞型。采用非阻塞型的對話框才能在多對話框的操作中實(shí)現(xiàn)同步更新。不然，當(dāng)前對話框使能就會阻塞顯示其他對話框。

GUI_CreateDialogBox(); //非阻塞型

GUI_ExecDialogBox(); //阻塞型

界面設(shè)計(jì)的細(xì)化繪制工作集中在：①初始化時(shí)，控件資源決定了界面的布置和美觀;②在回調(diào)函數(shù)中，按鈕響應(yīng)函數(shù)決定了對話框完成任務(wù)的流程。圖8所示是主節(jié)點(diǎn)運(yùn)行界面的主對話框。

2.6 適配從節(jié)點(diǎn)

按照主節(jié)點(diǎn)的界面和狀態(tài)機(jī)，修改程序以適配從節(jié)點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的任務(wù)需求。目前設(shè)計(jì)了3種從節(jié)點(diǎn)：一是采集溫度和濕度;二是采集壓力;三是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集及傳輸。從節(jié)點(diǎn)的程序結(jié)構(gòu)和主節(jié)點(diǎn)是一致的，需要修改的地方有：

①CAN總線通信協(xié)議采用的是從節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答指令和狀態(tài)機(jī);

②顯示界面的資源與布置需修改。對不需要的任務(wù)做屏蔽，節(jié)省資源和空間。

圖9所示為第三個從節(jié)點(diǎn)的界面。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

通過總線方式將一個主節(jié)點(diǎn)和三個從節(jié)點(diǎn)連接。主節(jié)點(diǎn)選擇500 kbps的波特率，收到從節(jié)點(diǎn)發(fā)來的狀態(tài)確認(rèn)良好的消息，主節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)顯示塊從黃色變成綠色。從節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2選擇數(shù)據(jù)發(fā)送間隔，按下傳輸按鈕，將溫度、濕度及壓力數(shù)值傳送給主節(jié)點(diǎn)顯示。

采樣測試中，在需要采集的時(shí)刻單擊主節(jié)點(diǎn)按鈕，從節(jié)點(diǎn)開始采樣，進(jìn)度條運(yùn)行。點(diǎn)擊“Transfer”按鈕后，從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的傳輸進(jìn)度條走動一致，完成傳輸后又恢復(fù)

了初值。說明正常完成數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)倪^程，發(fā)送的數(shù)據(jù)被完整接收。

接收完數(shù)據(jù)，主節(jié)點(diǎn)通過USB線連接電腦，就顯示為一個U盤，其中txt文件是接收的采樣數(shù)據(jù)，文件名為記錄的實(shí)時(shí)日期和時(shí)間。

結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的基于總線的嵌入式設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控平臺具有主、從節(jié)點(diǎn)的分層次結(jié)構(gòu)?？偩€結(jié)構(gòu)可靠性高，使用數(shù)量多。從節(jié)點(diǎn)多種模式能夠適應(yīng)豐富的設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)控，且每個節(jié)點(diǎn)的界面具有交互性。嵌入式系統(tǒng)提供了很好的平臺，便于拓展任務(wù)，本監(jiān)控平臺具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。