多任务型嵌入式车载终端系统的发展效果

1、多任务型嵌入式车载终端系统的发展效果0 引言 实时操作系统C/OS-具有任务、时间、内存管理等功能，它是基于优先级调度的抢占式嵌入式实时操作系统，其内核可以任意裁减，移植比较简单，并且能够提供各类功能函数如信号量、邮箱队列等，实现多个任务之间的通信，适用于实时性要求较高的场合。本文利用ARM嵌入式处理器，结合GPRS和GPS技术设计了一款嵌入式车载监控终端系统，系统采用C/OS- 嵌入式操作系统，能满足车辆监控终端的设计要求【1】。1 软件总体设计 本终端系统硬件主要由中央处理器、GPS 接收机、GPRS 无线通信模块、电源模块等部分组成，实现导航定位、通话、报警和远程通信等功能。 系统软件采

2、用C/OS-嵌入式操作系统，软件采用分层设计，具体包括底层硬件驱动层、中间嵌入式操作系统层和应用程序接口层，以及顶层应用层，整个系统体系结构如图1所示。 软件设计步骤：进行C/OS-操作系统的移植;在此基础上设计各个硬件电路所需要的驱动程序;进行中断处理程序ISR和各项任务的设计;利用嵌入式操作系统提供的功能函数创建信号量、消息、邮箱等，最终实现各个任务之间的通信，从而达到控制整个嵌入式系统终端运行的目的。1.1 任务设计 依据嵌入式终端系统所要求的功能，划分如下几个任务：系统监视任务;GPS采集任务;GPS数据处理任务;键盘输入任务;显示器显示输出任务;串行口收发任务;GPRS通信任务;短信

3、任务以及报警任务。另有3个中断服务程序ISR：定时中断服务程序;串口接收中断服务程序;外部中断服务程序。图1 C/OS-II软硬件体系结构1.2 优先级设计为了有效利用系统资源，共设计20个不同的优先级，最低优先级OS_ LOWEST_ PRIO 的值设为19，除去系统保留7个优先级外，本系统提供给用户可以使用的优先级个数为12 个。 在系统所有任务设计中，由于涉及到车辆安全，实时性要求比较高，所以把报警任务、GPS任务都设计为与中断服务程序ISR相关联。GPS和GPRS通信任务是比较重要的任务，所以优先级别设计较高，而键盘输入任务和显示输出任务实现人机对话功能，实时性要求不高，优先级可以较低

4、，所以各个任务从高到低的优先级设计如下： 监控任务报警任务串口收发任务GPS信号采集任务GPRS通信任务短信任务键盘任务显示输出任务。1.3 任务间的同步与通信 系统任务中，串口中断任务与 GPS任务间的通信是利用消息邮箱实现的，使用OSMboxCreat（）函数创建一个邮箱，在串口中断任务程序中通过调用OSM boxPost（）函数发送信息到邮箱， GPS任务通过调用函数OSMboxPend（）接收邮箱中的消息，邮箱接收到OSMboxPend（）函数的消息后，启动GPS任务，GPS任务对内存缓冲数据进行解析和处理，之后将解析处理的数据块放入一个共享缓冲区，然后调用事件标志组发送函数OSFla

5、gPend发送置位信号。 GPS任务和定时器ISR决定GPRS任务能否进入就绪状态，本设计中利用OS_FLAG_GRP事件标志组启动GPRS任务【4】，具体步骤是：利用OSFlagCrea函数创建一个事件标志组：Flag_Gprs=OSFlagCreat（0x00，&err）;在GPS任务中调用事件标志组发送函数，给Flag_Gprs第1标志位发置1信号：OSFlagPost（Flag_Gprs，0x01，OS_FLAG_SET，&err）;在定时中断中调用事件标志组发送函数，给2标志位发信号量1：OSFlagPost（Flag_Gprs，0x02，OS_FLAG_SET，&a

6、mp;err）;在GPRS任务中调用事件标志组等待函数：OSFlagPend（Flag_GpS，0x03，OS_FLAG_WAIT_SET_ALL+OS_FLAG_CONSUME，0，&ERR）。 当两个信号量都为1时，表示GPS 任务和定时中断都有信号到来，由于等待列表中任务的等待类型为OS_FLAG_ SET_AND，经过逻辑与运算后为1，启动GPRS任务，GPRS任务对共享缓冲区的数据块进行处理后打包，向上位监控中心发送定位信息数据;当两个信号量有一个为0时，GPRS任务会一直等待事件的到来。等待时间可以设置，防止因为等待事件没有发生而无限期地等待。GPS任务、GPRS任务和IS

7、R之间通信如图3所示。 GPS任务生成定位数据块在共享缓冲区，由显示输出任务和GPRS发送任务使用，由于是共享资源，设计了一个互斥信号量，当有任务需要访问共享缓冲区时，必须调用OSMutexPendJ（ ）获得互斥信号量才能访问共享数据块，访问结束后，通过调用OSMutexPost（）释放该信号量，便于其它任务访问。2 应用程序设计2.1 主程序设计 系统启动后，首先执行主函数，初始化ARM硬件，然后启动C/OS-II操作系统，通过OSTask Create（）调用函数创建启动任务，最后调用函数OSStart（），执行启动任务。2.2 启动任务设计启动任务时首先创建各分任务， 然后建立通信工具

8、完成任务间通信，调用OSSemCreate（）、OSM-boxCreate（）、OSMutexCreate（）等相关函数，创建信号量邮箱等通信工具，代码如下：void TaskStart（void*pdata）OS_ENTER_CRITICAL（ ）;/*关闭中断*/ /设置uC/OS-II时钟中断向量OS_EXIT_CRITICAl。（ ）;/*开中断*/OSStatlnit（）;/*初始化统计任务*/系统硬件初始化Timerlnit（）;/*初始化定时器*/LCDlnit（）;/*初始化LCD*/GPSlnit（）;/*初始化GPS*/GPRSlnit（）;/* 初始化GPRS*/ /创建

9、其他任务Sem=OSSemCreate（0）;SemX=OSMutexCreate（2，&err）;/*创建信号量*/Mbox=OSMboxCreate（void*）0）;/*创建邮箱*/Flag_Gprs = OSFlagCreate（0，&error）;OSTaskDel（OS _PROI_SELF）;/*删除自己*/2.3 其它任务 本系统任务较多，这里主要介绍GPS采集任务TaskGPS（）和GPRS通信任务TaskGPRS（）。GPS任务采用串口中断方式，首先OSSemCreate函数创建信号量Gpssem= OSSemCreate（0），串口中断服务子程序向GPS任

10、务发送同步信号量OSSemPost（Gpssem）;GPS任务通过调用函数 OSSemPend（Gpssem，0，&error）获取串口中断服务子程序发出的信号量，在获得该信号量之后，对串口数据进行分析处理，将处理后的数据放入一个共享缓冲区。显示任务和GPRS任务通过调用OSMutexPendJ（）函数获得互斥型信号量来对共享数据区进行访问，读取数据后，调用函数OSMutexPost（）释放该信号量。 GPRS任务等待读取GPS任务，定时器ISR给事件标志组对应标志位发置1信号，GPRS任务就绪，在收到置位信号后得到CPU控制权，调用相应的函数对共享缓冲区的定位数据进行处理打包，之后向监控中心发送数据信息，任务流程如图2、图3所示【5】。3 结语本文设计的GPR/GPRS 车载终端系统，利用嵌入式操作系统C/O