趙升艷++令曉明

摘要：該文主要介紹將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)系統(tǒng)彌補(bǔ)離散控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。采取基于LPC1700的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ進(jìn)行有軌電車軌道模塊的通信控制，從而實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊通信的實(shí)時(shí)性。

關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；軌道模塊；LPC1700；μC/OS-Ⅱ

中圖分類號(hào)： TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）18-4341-03

The Application of Real-time Operating System in the Track Module of the Tram

ZHAO Sheng-yan， LING Xiao-ming

（Lanzhou Jiaotong University， Lanzhou 730070， China）

Abstract： In this paper， a real-time control system was used to the orbital module control system of the tram's main track，， through the real-time system we solved the problem of poor real-time in discrete control system.By using the real-time multitasking operating system named μC/OS-Ⅱwhich based on LPC1700，we control the communication of the tram's track module and implement the real-time communication of the modules.

Key words： RTOS（real-time operating system）； orbital module； LPC1700； μC/OS-Ⅱ

1 概述

在城市各種公共交通工具中，城市軌道交通具有運(yùn)量大、速度快、安全可靠、污染底等特點(diǎn)[1]。而在軌道交通控制系統(tǒng)中，軌道模塊控制系統(tǒng)是交通運(yùn)營(yíng)方面極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的軌道模塊控制系統(tǒng)是離散模塊，離散模塊無(wú)法實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的通信的實(shí)時(shí)性。因此，為了更好地提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，研究將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于軌道模塊，已成為完善控制系統(tǒng)十分重要的一個(gè)方面?；谝陨显?，該文研究了有軌電車軌道模塊控制中實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的應(yīng)用，并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了其可行性。

采用基于LPC1700的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ進(jìn)行有軌電車軌道模塊控制時(shí)，首先要將μC/OS-Ⅱ移植到LPC1700微處理器上。μC/OS-Ⅱ是一個(gè)完整的，可移植、固化、裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-Ⅱ是在PC機(jī)上開(kāi)發(fā)和測(cè)試的，但μC/OS-Ⅱ的實(shí)際對(duì)象是嵌入式系統(tǒng)，并且很容易移植到不同架構(gòu)的微處理器上[2]。該文將簡(jiǎn)單介紹如何將μC/OS-Ⅱ移植到LPC1700上并且實(shí)現(xiàn)有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)中多任務(wù)的運(yùn)行。

計(jì)算機(jī)在執(zhí)行應(yīng)用程序時(shí)，經(jīng)常要用I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和輸出，而I/O設(shè)備在工作時(shí)總是需要一段時(shí)間的。于是在I/O設(shè)備工作期間，如果CPU沒(méi)有其他任務(wù)，那么就只能等待，因此就會(huì)使計(jì)算機(jī)運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序所花的時(shí)間比較長(zhǎng)，也就是說(shuō)，這種系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較差。多任務(wù)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是靠CPU在許多任務(wù)之間轉(zhuǎn)換和調(diào)度。CPU只有一個(gè)，輪番服務(wù)于一系列任務(wù)中的某一個(gè)。多任務(wù)運(yùn)行使CPU的利用率達(dá)到最高，并使應(yīng)用程序模塊化[3]。該文就是使用了多任務(wù)，將一個(gè)大的應(yīng)用程序分成相對(duì)獨(dú)立的多個(gè)任務(wù)來(lái)完成，從而給應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和維護(hù)也提供了極大的方便。

2 基于LPC1700的μC/OS-Ⅱ的移植

1） 移植要求

在將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用在有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)中時(shí)，我們采用了LPC1700微處理器，移植過(guò)程在Keil μVision4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境上完成。由于LPC1700微處理器支持并能產(chǎn)生中斷、具有堆棧指針、具有CPU內(nèi)部寄存器入棧和出棧指令，并且Keil μVision4的C編譯器可直接在C語(yǔ)言中開(kāi)關(guān)中斷，并支持內(nèi)嵌匯編指令[4]。所以，以Keil μVision4為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以LPC1700作為目標(biāo)微處理器來(lái)移植μC/OS-Ⅱ是完全可行的。

2） 需要移植的主要內(nèi)容

需移植的μC/OS-Ⅱ的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖中我們可以明確知道對(duì)于μC/OS-Ⅱ的移植主要是編寫OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.ASM三個(gè)文件中的代碼[5]。

3） 移植后的測(cè)試

在驗(yàn)證移植的μC/OS-Ⅱ是否正常工作時(shí)，首先不加任何應(yīng)用代碼來(lái)測(cè)試移植好的μC/OS-Ⅱ，也就是說(shuō)，應(yīng)該先測(cè)試內(nèi)核自身的運(yùn)行狀況。這樣做的好處是：如果有些部分沒(méi)有正常工作，我們可以明白是移植本身的問(wèn)題，而不是應(yīng)用代碼產(chǎn)生的問(wèn)題。在進(jìn)行此次移植代碼的測(cè)試時(shí)，采用了以下四個(gè)步驟[6]：

① 確保C編譯器、匯編編譯器及鏈接器正常工作；

② 驗(yàn)證OSTaskStkInit（）和OSStartHighRdy（）函數(shù)；

③ 驗(yàn)證OSCtxSw（）函數(shù)；

④ 驗(yàn)證OSIntCtxSw（）和OSTickISR（）函數(shù)。

3 有軌電車正線聯(lián)鎖控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

μC/OS-Ⅱ的任務(wù)有兩種：用戶任務(wù)和系統(tǒng)任務(wù)。由應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者編寫的任務(wù)，叫做用戶任務(wù)；由系統(tǒng)提供的任務(wù)叫做系統(tǒng)任務(wù)。用戶任務(wù)是為了解決應(yīng)用問(wèn)題而編寫的；系統(tǒng)任務(wù)是為應(yīng)用程序提供某種服務(wù)或?yàn)橄到y(tǒng)本身服務(wù)的[6]。下面的任務(wù)就是針對(duì)有軌電車軌道模塊所設(shè)計(jì)的用戶任務(wù)，軌道模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道區(qū)段的狀態(tài)采集，將狀態(tài)信息傳至聯(lián)鎖CPU模塊進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算，確保行車安全，以下是軌道模塊相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)方式。endprint

1） 雙ARM同步任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

在建立此任務(wù)時(shí)，由于每次任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間必須相同，因此讓雙ARM同步任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間是0.5ms。具體實(shí)現(xiàn)方法是：首先為雙ARM同步任務(wù)配置堆?？臻g，其代碼為static OS_STK stkARM_synTask[256]，并在main（）函數(shù)中創(chuàng)建此任務(wù)，代碼為OSTaskCreate（CupledTask， （void *）0， &stkCupledTask[sizeof（stkCupledTask） / 4 - 1]，12）。其次讓定時(shí)器0每隔0.5ms中斷一次，在每次中斷時(shí)，用消息郵箱發(fā)送消息給所有的任務(wù)。發(fā)送消息郵箱的具體步驟是：定義消息郵箱指針：OS_EVENT *Mybox；在main（）函數(shù)中創(chuàng)建消息郵箱：Mybox = OSMboxCreate（（void *）0），最后發(fā)送消息：OSMboxPostOpt（Mybox，（void *）1，OS_POST_OPT_BROADCAST）。當(dāng)處于掛起狀態(tài)的雙ARM同步任務(wù)接收到消息時(shí)，就會(huì)立刻進(jìn)入就緒態(tài)，當(dāng)其他更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行結(jié)束后，此任務(wù)即刻進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。進(jìn)入主機(jī)調(diào)試窗口觀察到的結(jié)果如圖2所示。進(jìn)入從機(jī)調(diào)試窗口觀察到的結(jié)果如圖3所示。

2） 采集外線狀態(tài)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

由于信號(hào)采集任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于數(shù)據(jù)處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，即信息傳遞的上游任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于下游任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，所以讓采集外線狀態(tài)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于雙ARM同步任務(wù)的優(yōu)先級(jí)[3]。在函數(shù)main（）中創(chuàng)建此任務(wù)，其代碼為：OSTaskCreate（GatherTask， （void *）0， &stkGatherTask[sizeof（stkGatherTask） / 4 - 1]， 8）。同樣地，當(dāng)任務(wù)接收到消息郵箱發(fā)送來(lái)的消息后，且任務(wù)處于就緒態(tài)任務(wù)的最高優(yōu)先級(jí)時(shí)立刻進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。其采集到的外線狀態(tài)的結(jié)果如圖4所示。

3） 解析聯(lián)鎖命令任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

解析聯(lián)鎖命令任務(wù)是比較關(guān)鍵的任務(wù)，為避免由于聯(lián)鎖命令的漏解析，使得控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的控制指令，我們將此任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)得比較高，創(chuàng)建任務(wù)的代碼為：OSTaskCreate（ParseTask， （void *）0， &stkParseTask[sizeof（stkParseTask） / 4 - 1]， 6），當(dāng)有新數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，判斷第一路、第二路有無(wú)命令，如果有命令，判斷是否為請(qǐng)求命令，若是請(qǐng)求命令，且有請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，讀取請(qǐng)求數(shù)據(jù)的幀序號(hào)。

4） 驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

將驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作任務(wù)創(chuàng)建為主任務(wù)，且優(yōu)先級(jí)為創(chuàng)建的任務(wù)中最高的優(yōu)先級(jí)：OSTaskCreate（mainTask， （void *）0， &stkMainTask[sizeof（stkMainTask） / 4 - 1]，4），我們?cè)诎才湃蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)時(shí)，設(shè)計(jì)了一定的冗余，這樣就為以后增加新任務(wù)提供方便，即當(dāng)要?jiǎng)?chuàng)建新的任務(wù)而不知道優(yōu)先級(jí)是多少時(shí)，就可以在不改變現(xiàn)有任務(wù)優(yōu)先級(jí)的情況下，很容易根據(jù)需要找到一個(gè)合適的空閑優(yōu)先級(jí)。驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作的命令如圖5所示。

5） CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)采用接收二值信號(hào)量的方法，二值信號(hào)量的使用范圍是：被控制方總能夠及時(shí)響應(yīng)控制方發(fā)出的信號(hào)，完成相應(yīng)處理器任務(wù)，并在下一次信號(hào)來(lái)到之前進(jìn)入等待狀態(tài)[6]。OSTaskCreate（CupledTask， （void *）0， &stkCupledTask[sizeof（stkCupledTask） / 4 - 1]，12）是創(chuàng)建CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的代碼，中斷處理函數(shù)每到100ms時(shí)給CPU運(yùn)行控制任務(wù)發(fā)送二值信號(hào)量：OSSemPost（CpuSem），當(dāng)任務(wù)接收到二值信號(hào)量時(shí)，即刻進(jìn)入就緒態(tài)。

6） 串口2發(fā)送數(shù)據(jù)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

與CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)類似，串口2發(fā)送數(shù)據(jù)任務(wù)也通過(guò)接收二值信號(hào)量的方法，當(dāng)定時(shí)器0每隔50ms時(shí)，發(fā)送信號(hào)量，任務(wù)先進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)的配置，包括幀頭、幀尾、第一路采集狀態(tài)數(shù)據(jù)、第二路采集狀態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)和等，待接收到信號(hào)量時(shí)即刻向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)[7]。如圖6所示為執(zhí)行CPU通過(guò)串口2向監(jiān)測(cè)CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中FE是幀頭，EF為幀尾，55和55分別是第一路和第二路軌道采集狀態(tài)，33和44分別為第三路和第四路軌道采集狀態(tài)，66為故障信息，78為校驗(yàn)和。從圖中我們可以看出監(jiān)測(cè)CPU能成功地接收到執(zhí)行CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)。

4 總結(jié)

針對(duì)有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性較差的問(wèn)題，采用了基于LPC1700的μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)各模塊通信的實(shí)時(shí)性。從文中通信數(shù)據(jù)結(jié)果中可以看出，采用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的各模塊能有效滿足有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，可以對(duì)軌道區(qū)段的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將狀態(tài)信息傳至聯(lián)鎖CPU模塊進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算，確保了行車安全，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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[7] 周立功，等.深入淺出Cortex-M3—LPC1700（下冊(cè)）[M].廣州：廣州致遠(yuǎn)電子有限公司，2009：142-200.endprint

1） 雙ARM同步任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

在建立此任務(wù)時(shí)，由于每次任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間必須相同，因此讓雙ARM同步任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間是0.5ms。具體實(shí)現(xiàn)方法是：首先為雙ARM同步任務(wù)配置堆棧空間，其代碼為static OS_STK stkARM_synTask[256]，并在main（）函數(shù)中創(chuàng)建此任務(wù)，代碼為OSTaskCreate（CupledTask， （void *）0， &stkCupledTask[sizeof（stkCupledTask） / 4 - 1]，12）。其次讓定時(shí)器0每隔0.5ms中斷一次，在每次中斷時(shí)，用消息郵箱發(fā)送消息給所有的任務(wù)。發(fā)送消息郵箱的具體步驟是：定義消息郵箱指針：OS_EVENT *Mybox；在main（）函數(shù)中創(chuàng)建消息郵箱：Mybox = OSMboxCreate（（void *）0），最后發(fā)送消息：OSMboxPostOpt（Mybox，（void *）1，OS_POST_OPT_BROADCAST）。當(dāng)處于掛起狀態(tài)的雙ARM同步任務(wù)接收到消息時(shí)，就會(huì)立刻進(jìn)入就緒態(tài)，當(dāng)其他更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行結(jié)束后，此任務(wù)即刻進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。進(jìn)入主機(jī)調(diào)試窗口觀察到的結(jié)果如圖2所示。進(jìn)入從機(jī)調(diào)試窗口觀察到的結(jié)果如圖3所示。

2） 采集外線狀態(tài)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

由于信號(hào)采集任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于數(shù)據(jù)處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，即信息傳遞的上游任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于下游任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，所以讓采集外線狀態(tài)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于雙ARM同步任務(wù)的優(yōu)先級(jí)[3]。在函數(shù)main（）中創(chuàng)建此任務(wù)，其代碼為：OSTaskCreate（GatherTask， （void *）0， &stkGatherTask[sizeof（stkGatherTask） / 4 - 1]， 8）。同樣地，當(dāng)任務(wù)接收到消息郵箱發(fā)送來(lái)的消息后，且任務(wù)處于就緒態(tài)任務(wù)的最高優(yōu)先級(jí)時(shí)立刻進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。其采集到的外線狀態(tài)的結(jié)果如圖4所示。

3） 解析聯(lián)鎖命令任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

解析聯(lián)鎖命令任務(wù)是比較關(guān)鍵的任務(wù)，為避免由于聯(lián)鎖命令的漏解析，使得控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的控制指令，我們將此任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)得比較高，創(chuàng)建任務(wù)的代碼為：OSTaskCreate（ParseTask， （void *）0， &stkParseTask[sizeof（stkParseTask） / 4 - 1]， 6），當(dāng)有新數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，判斷第一路、第二路有無(wú)命令，如果有命令，判斷是否為請(qǐng)求命令，若是請(qǐng)求命令，且有請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，讀取請(qǐng)求數(shù)據(jù)的幀序號(hào)。

4） 驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

將驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作任務(wù)創(chuàng)建為主任務(wù)，且優(yōu)先級(jí)為創(chuàng)建的任務(wù)中最高的優(yōu)先級(jí)：OSTaskCreate（mainTask， （void *）0， &stkMainTask[sizeof（stkMainTask） / 4 - 1]，4），我們?cè)诎才湃蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)時(shí)，設(shè)計(jì)了一定的冗余，這樣就為以后增加新任務(wù)提供方便，即當(dāng)要?jiǎng)?chuàng)建新的任務(wù)而不知道優(yōu)先級(jí)是多少時(shí)，就可以在不改變現(xiàn)有任務(wù)優(yōu)先級(jí)的情況下，很容易根據(jù)需要找到一個(gè)合適的空閑優(yōu)先級(jí)。驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作的命令如圖5所示。

5） CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)采用接收二值信號(hào)量的方法，二值信號(hào)量的使用范圍是：被控制方總能夠及時(shí)響應(yīng)控制方發(fā)出的信號(hào)，完成相應(yīng)處理器任務(wù)，并在下一次信號(hào)來(lái)到之前進(jìn)入等待狀態(tài)[6]。OSTaskCreate（CupledTask， （void *）0， &stkCupledTask[sizeof（stkCupledTask） / 4 - 1]，12）是創(chuàng)建CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的代碼，中斷處理函數(shù)每到100ms時(shí)給CPU運(yùn)行控制任務(wù)發(fā)送二值信號(hào)量：OSSemPost（CpuSem），當(dāng)任務(wù)接收到二值信號(hào)量時(shí)，即刻進(jìn)入就緒態(tài)。

6） 串口2發(fā)送數(shù)據(jù)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

與CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)類似，串口2發(fā)送數(shù)據(jù)任務(wù)也通過(guò)接收二值信號(hào)量的方法，當(dāng)定時(shí)器0每隔50ms時(shí)，發(fā)送信號(hào)量，任務(wù)先進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)的配置，包括幀頭、幀尾、第一路采集狀態(tài)數(shù)據(jù)、第二路采集狀態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)和等，待接收到信號(hào)量時(shí)即刻向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)[7]。如圖6所示為執(zhí)行CPU通過(guò)串口2向監(jiān)測(cè)CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中FE是幀頭，EF為幀尾，55和55分別是第一路和第二路軌道采集狀態(tài)，33和44分別為第三路和第四路軌道采集狀態(tài)，66為故障信息，78為校驗(yàn)和。從圖中我們可以看出監(jiān)測(cè)CPU能成功地接收到執(zhí)行CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)。

4 總結(jié)

針對(duì)有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性較差的問(wèn)題，采用了基于LPC1700的μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)各模塊通信的實(shí)時(shí)性。從文中通信數(shù)據(jù)結(jié)果中可以看出，采用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的各模塊能有效滿足有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，可以對(duì)軌道區(qū)段的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將狀態(tài)信息傳至聯(lián)鎖CPU模塊進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算，確保了行車安全，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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1） 雙ARM同步任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

在建立此任務(wù)時(shí)，由于每次任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間必須相同，因此讓雙ARM同步任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間是0.5ms。具體實(shí)現(xiàn)方法是：首先為雙ARM同步任務(wù)配置堆?？臻g，其代碼為static OS_STK stkARM_synTask[256]，并在main（）函數(shù)中創(chuàng)建此任務(wù)，代碼為OSTaskCreate（CupledTask， （void *）0， &stkCupledTask[sizeof（stkCupledTask） / 4 - 1]，12）。其次讓定時(shí)器0每隔0.5ms中斷一次，在每次中斷時(shí)，用消息郵箱發(fā)送消息給所有的任務(wù)。發(fā)送消息郵箱的具體步驟是：定義消息郵箱指針：OS_EVENT *Mybox；在main（）函數(shù)中創(chuàng)建消息郵箱：Mybox = OSMboxCreate（（void *）0），最后發(fā)送消息：OSMboxPostOpt（Mybox，（void *）1，OS_POST_OPT_BROADCAST）。當(dāng)處于掛起狀態(tài)的雙ARM同步任務(wù)接收到消息時(shí)，就會(huì)立刻進(jìn)入就緒態(tài)，當(dāng)其他更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行結(jié)束后，此任務(wù)即刻進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。進(jìn)入主機(jī)調(diào)試窗口觀察到的結(jié)果如圖2所示。進(jìn)入從機(jī)調(diào)試窗口觀察到的結(jié)果如圖3所示。

2） 采集外線狀態(tài)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

由于信號(hào)采集任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于數(shù)據(jù)處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，即信息傳遞的上游任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于下游任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，所以讓采集外線狀態(tài)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于雙ARM同步任務(wù)的優(yōu)先級(jí)[3]。在函數(shù)main（）中創(chuàng)建此任務(wù)，其代碼為：OSTaskCreate（GatherTask， （void *）0， &stkGatherTask[sizeof（stkGatherTask） / 4 - 1]， 8）。同樣地，當(dāng)任務(wù)接收到消息郵箱發(fā)送來(lái)的消息后，且任務(wù)處于就緒態(tài)任務(wù)的最高優(yōu)先級(jí)時(shí)立刻進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。其采集到的外線狀態(tài)的結(jié)果如圖4所示。

3） 解析聯(lián)鎖命令任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

解析聯(lián)鎖命令任務(wù)是比較關(guān)鍵的任務(wù)，為避免由于聯(lián)鎖命令的漏解析，使得控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的控制指令，我們將此任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)得比較高，創(chuàng)建任務(wù)的代碼為：OSTaskCreate（ParseTask， （void *）0， &stkParseTask[sizeof（stkParseTask） / 4 - 1]， 6），當(dāng)有新數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，判斷第一路、第二路有無(wú)命令，如果有命令，判斷是否為請(qǐng)求命令，若是請(qǐng)求命令，且有請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，讀取請(qǐng)求數(shù)據(jù)的幀序號(hào)。

4） 驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

將驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作任務(wù)創(chuàng)建為主任務(wù)，且優(yōu)先級(jí)為創(chuàng)建的任務(wù)中最高的優(yōu)先級(jí)：OSTaskCreate（mainTask， （void *）0， &stkMainTask[sizeof（stkMainTask） / 4 - 1]，4），我們?cè)诎才湃蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)時(shí)，設(shè)計(jì)了一定的冗余，這樣就為以后增加新任務(wù)提供方便，即當(dāng)要?jiǎng)?chuàng)建新的任務(wù)而不知道優(yōu)先級(jí)是多少時(shí)，就可以在不改變現(xiàn)有任務(wù)優(yōu)先級(jí)的情況下，很容易根據(jù)需要找到一個(gè)合適的空閑優(yōu)先級(jí)。驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作的命令如圖5所示。

5） CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)采用接收二值信號(hào)量的方法，二值信號(hào)量的使用范圍是：被控制方總能夠及時(shí)響應(yīng)控制方發(fā)出的信號(hào)，完成相應(yīng)處理器任務(wù)，并在下一次信號(hào)來(lái)到之前進(jìn)入等待狀態(tài)[6]。OSTaskCreate（CupledTask， （void *）0， &stkCupledTask[sizeof（stkCupledTask） / 4 - 1]，12）是創(chuàng)建CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)的代碼，中斷處理函數(shù)每到100ms時(shí)給CPU運(yùn)行控制任務(wù)發(fā)送二值信號(hào)量：OSSemPost（CpuSem），當(dāng)任務(wù)接收到二值信號(hào)量時(shí)，即刻進(jìn)入就緒態(tài)。

6） 串口2發(fā)送數(shù)據(jù)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

與CPU運(yùn)行燈控制任務(wù)類似，串口2發(fā)送數(shù)據(jù)任務(wù)也通過(guò)接收二值信號(hào)量的方法，當(dāng)定時(shí)器0每隔50ms時(shí)，發(fā)送信號(hào)量，任務(wù)先進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)的配置，包括幀頭、幀尾、第一路采集狀態(tài)數(shù)據(jù)、第二路采集狀態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)和等，待接收到信號(hào)量時(shí)即刻向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)[7]。如圖6所示為執(zhí)行CPU通過(guò)串口2向監(jiān)測(cè)CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中FE是幀頭，EF為幀尾，55和55分別是第一路和第二路軌道采集狀態(tài)，33和44分別為第三路和第四路軌道采集狀態(tài)，66為故障信息，78為校驗(yàn)和。從圖中我們可以看出監(jiān)測(cè)CPU能成功地接收到執(zhí)行CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)。

4 總結(jié)

針對(duì)有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性較差的問(wèn)題，采用了基于LPC1700的μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)各模塊通信的實(shí)時(shí)性。從文中通信數(shù)據(jù)結(jié)果中可以看出，采用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的各模塊能有效滿足有軌電車軌道模塊控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，可以對(duì)軌道區(qū)段的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將狀態(tài)信息傳至聯(lián)鎖CPU模塊進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算，確保了行車安全，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

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