嵌入式系统程序设计实例

嵌入式系统程序设计大连理工大学软件学院嵌入式系统工程系赖晓晨嵌入式系统程序设计实例本章旨在使用英倍特EmbestEdukit-Ⅲ型教学实验平台和嵌入式Linux操作系统完成自动电梯模拟控制系统的设计和实现嵌入式系统程序设计实例背景介绍系统架构详细设计系统函数说明系统演示一、背景介绍系统目标机硬件采用EmbestEduKit-III型开发板，S3C2410X处理器，目标机系统软件采用miziLinux操作系统。方便起见，宿主机软件使用Cygwin模拟Linux系统，交叉编译工具链采用arm-linux-gcc，版本号为2.95.3。EmbestEduKit-III型开发板有分辨率为320×240的LCD显示器，以及4行5列小键盘，键盘布局如下图所示：背景介绍（续）背景介绍（续）本程序模拟8层楼间（地下1层，地上7层）单部电梯运送乘客的整个工作过程。利用实验设备的键盘模拟电梯内部和外部的按键，利用LCD显示器绘制电梯运行过程以及状态和提示信息背景介绍（续）系统功能：每层电梯入口处设有上行、下行请求按钮，电梯内设有乘客请求停战的楼层呼叫按钮有电梯所处位置指示设置，电梯上行、下行状态指示装置，所有系统请求信息指示装置每隔一段时间，电梯上升或是下降一层楼，同时显示电梯上升和下降的信息电梯到达有停站的楼层后，该楼层有指示装置表明到达了停站请求楼层，电梯切换为开门状态系统能够记忆电梯内、外部的所有请求信号，并按照电梯运行规则依次相应这些请求，每个请求信号保留至执行后撤除背景介绍（续）为了实现电梯运行的正确逻辑，制定以下规则：电梯接通电源时，电梯必须停留在最底层电梯可以到达所在楼宇的每一层，但是电梯只能在该楼宇的最低层至最高层之间运行严格规定电梯内部的信号优先级高于电梯外部的请求信号电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的楼层的上楼请求信号，而保留下楼信号，由下而上逐个执行；直到最后一个执行完毕，再执行下楼请求信号电梯处于下降模式时与上升模式相反电梯执行完所有请求后，应保留在所在的楼层保持不动，等待新的请求二、系统架构系统总体结构初始化模块电梯控制模块按键输入模块LCD显示模块系统架构（续）系统总体结构图系统架构（续）初始化模块基础模块，负责初始化电梯算法的数据结构，同时初始化显示界面，给用户提示信息和操作说明：系统架构（续）电梯控制模块关键模块，负责电梯当前状态，根据电梯状态派遣电梯执行停止、运行、开门、关门等任务；流程图

系统架构（续）按键输入模块4X5小键盘作为输入端，乘客通过按键模拟的电梯按钮向系统输入请求信息。系统使用0－7这8个按键模拟八个楼层按钮，＋和－这2个按键模拟电梯外部的上、下行请求按钮，A和B按键用于指示发出的请求来自于电梯内部还是外部，E代表输入确认键，*键代表程序结束。按键定义如下表所示：系统架构（续）系统色架构厉（续泛）电梯茂内部0-罢7八离个按援键，招模拟低8个拔楼层迁，不筹设置欢开门裹和关被门按妨钮；电梯就外部除地宰下一拦层和父顶层小之外病，每偷层都摊有一绑个上递行按指钮和拆一个南下行预按钮糖；特殊兄使用嫁规则系统本用按背键A帽和B存判断角乘客朋发出刃的请陷求是沸来自萍电梯刊内部盐还是晒电梯雪外部喝。系统剪架构臂（续缺）使用筒步骤舞：输入宁A或惩是B爹；输入籍0-础7：反如果腔输入砌A，私0-球7表醉示内油部乘亡客请目求到昼达的腥楼层船；如跌果输尤入B姜，表鲁示外纹部乘酱客发均出请芒求时拆位于馋的楼引层；第2券步中鸽如输誉入B修，需场要接天着输富入+效或－恰，表枯示外荷部乘姐客的害上下蓬行方欺向情览况，些第2福步输乳入0夕时不钞能输谢入－位，输活入7弓时不拆能输浑入+酒；输入脑E确仅认。系统睡架构干（续开）LC穷D显驶示模棍块本模众块通彩过L忽CD尸显示促电梯哈目前棒的运宪行信顷息电梯闷状态当前浙位置电梯口内部志和外本部请摄求信席息电梯摄运行涌的动弱态效沉果乘客赖请求轰的英疲文缩但写解丛释系统茅架构膏（续磁）系统怖运行搜界面系统哀架构饭（续雄）程序私主界得面按询照显喉示功粗能被阁划分及为四山大区刊域，零从左贷到右继依次滋为：电梯组信息坦显示阵区域泳，这如个区叙域位妥于显脸示屏镜最左企侧，辛显示省电梯宇状态亦、电密梯方肤向、裹电梯钳位置克等信绣息；乘客够请求达信息塔显示资区域笔，这闹个区稼域位缓于屏钓幕中寄部，挡该栏郊的字或母和院数字慨具体羞代表飘意义乱参照下表蹲；系统望架构歪（续尽）系统丽架构料（续疾）电梯喉动态备效果推图，匀本图腔紧邻摇请求叠信息极显示叠区域妹，图竟中方替块代瓶表一胡个楼悉层，险当电药梯运所行时选，方溜块位枪置会稍发生毁相应她的动谷态变鸟化。主界院面信淹息说绩明区汉域，辅这个烦区域惠位于诵屏幕隙最右榜侧，佣列出披了乘岔客请捡求信裳息显号示区凡中字揉母简割写对头应的友英文助单词搬。三、纷详细鼠设计数据蛛结构帐描述电梯达运行新算法丈设计输入纯输出殖部分播设计1.液数状据结援构描滴述自动乐电梯柔控制董系统兴的4个模周块中万，因原为初证始化帖部分继工作迅较少徒，可阳以把配它和劝算法艳模块尿合并齿在一最起，成即包棵含主创函数挑的模同块（El谅ev馋at搬or装.c、El炒ev谷at晌or易.h）；恐系统萌还包呈括按喜键输天入模顽块（Ke掉y.裙c、Ke统y.曾h）、LC夸D显示俘模块所（Lc悔d.荐c、Lc泛d.持h），惑以及举几个示资源荡文件嚼，分私别为袜：24挑×2进4点阵肆字模辛文件及（Hz但k2奇4.溉c）、AS倡C码8×妹8点阵饥字模季文件蜻（Fo隶nt粘.c）、牢开机伤初始刷图片滤资源卖文件弓（Fr宁am遍e.图c）、支启动乐界面批背景酸图片疼资源苦文件够（Ti肚tl垦e.缎c）。A.体电剪梯状既态算啊法模陵块数记据结懒构/*同E雪le值va涉to结r.闭h冒*//*有电交梯状塘态：炼开、摧关、贡运行蜡、停凡止网*/ty扛pe危de咱f淡en卫um烧S遣ta贴tu冒s{op谈en淘,cl题os叙e,ru饰n,st窝op}S叨TA托TU崖S;/*灶电腐梯外晓部请垄求：敏向上突、向企下、灰向上超并且余向下剃、无屯请求融*蜻/ty还pe税de毙f榴en霜um察O厌UT惯Re黄qT浴yp虏e{up欠_r堵eq店ue丑st棕,do故wn冰_r茫eq剩ue租st靠,bo风th删_r正eq状ue姑st痕,no怒_r且eq逗ue放st杠,}O沫UT络RE或QT层YP筹E;/*阳电城梯运陵行方用向：眨向上巾、向弃下、触无客*/ty乞pe共de凭f缝en累um缝d浸ir{up颠wa燃rd条,do处wn萍wa河rd全,st奶il妖l,}D益IR岂EC魄TI箩ON桑;/*含当叠前电嗽梯请最求结南构类庄型：替内部怒请求奏、外鱼部请爷求赴*/ty妙pe秩de缴f船st味ru畏ct惧R撇eq巨ue短st{in倒t芹i债nR袄eq骑;OU鹅TR威EQ竟TY伤PE挠ou束tR怀eq局;}R更EQ梅UE药ST浸;/*追电勤梯信惩息结延构类取型：历运行焰方向盲、当桨前层赶数、昼运行勾状态院、长抵度为哲楼层租数的割请求麦数组恼*/ty乡丰pe毛de岔f芽st额ru揪ct疼E枣le苍va锹to挪rI焰nf羊o{DI搬RE抬CT得IO别N胶Di贯re源ct遣io斗n;验/净/电推梯方怎向in贤t耽Fl倡oo真r;横//汇电梯什楼层ST姐AT挑US境St蚕at驰us拴;洒/驳/电礼梯状从态RE仍QU齿ES该T糟R演eq访ue邪st手[M浑AX温_F机LO涌OR忽];蜓//含楼层游请求尾数组}E存LE扬VA刑TO翻RI孕NF圆O;B.胖按加键输去入模统块数章据结捐构/*朱当怎前乘么客按趟键请毒求结盼构类带型遗*/ty景pe芦de澡f腐st孟ru汪ct哨k源ey{in症t呆j战ud赖ge仁;考/浑/按趁键类吓型：含取值鱼可为瓣内部策按键业（A膊）、究外部帆按键逆（B改）//察确认寸按键亮（E配）、小退出虽按键掉（*录）in趴t亡fl降oo田r;痛//谎内部田按键用请求挽到达垃的楼袖层：哲（0改－7傲）ch或ar去d胳ir勿ec秃ti雾on洒;妈//半外部飘按键翁确定污的电渐梯运河行方兼向：晒上行绩/准/（雾＋）恭、下驴行（绘－）in舅t缩慧lo葛ca煎ti洒on陪;怒//波外部庸按键残所处桐在的阀楼层雨：（宋0－偿7）}K赞EY狂;C.州L承CD类显示扰模块祝数据脊结构ty页pe恼de锐f狮st槽ru妖ct弃f乳bd倦ev{in符t雪fb轿;un它si达gn董ed轿l雕on揪g因fb似_m顽em童_o承ff波se弱t;un巷si上gn津ed石l边on载g洲fb历_m盾em脸;st陶ru老ct火f坏b_瓶fi针x_讽sc伍re慕en裁in筑fo绒f墙b_滩fi卸x;宁/姓/设湖备无秘关的楼常值缺信息st院ru足ct赏f锅b_缎va骨r_舞sc毕re般en浊in情fo括f碍b_分va穴r;域/尾/设轧备无锡关的矩数据出信息ch悼ar讽d劳ev贴[2舱0]勾;}乐FB绪DE喂V,膏*兼PF鸡BD犁EV汪;C.详其别他数拍据结复构co核ns缓t集ui稍nt丹8_牲t红ti验tl按e[势];苏//触存放饮系统结提示肺界面苗背景浸图片芳的数认组ex句te今rn句c新on惭st掘u岔in盆t8楼_t馒f他ra系me副[]于;查/杰/存比放系惨统欢绝迎界肆面和些退出铅界面蓝/绢/图许片的蒜数组co燥ns洞t曾ui袜nt铸8_盲t炮g_圆au谜c_他hz狠k2鲜4[档];叮//敲存放阁一个余汉字纠24干×2汤4点浑阵字倾/竿/模凭的数制组co刻ns抬t设ui桶nt呈8_近t检fo工nt壤da层ta月_8肠x8枕[]岸;违/反/存采放一梨个A必SC严码8郊×8民点阵奇字型//熊模的轿数组2.格电惹梯运役行算微法设妈计根据么电梯校运行笑流程绞，把估电梯惊分为榜停止泰、运鸽行、世开门咽、关迅门四匙种控子制状肤态，概如下字图所贝示。恒停止涛状态投是指睛电梯端在没惊有任匪何请诵求的贼情况缩慧下的荡静止哑状态蚁，而甘不是肌指电追梯在桨运行朱过程潮中开攻门前千的停邪顿状闷况。碧我们擦忽略端停顿佛状况漠，把壳电梯见从运晓行状截态直旱接迁揉移为爬开门腐状态互。电梯舅控制衔状态厦转移猫图电梯蔽控制膨状态阀转移熟图（瞒续）系统禾初始快时，越电梯疾处于花停止怨状态叉。电梯阅处于歇停止示状态蓄时，等根据糠发出侦请求汪的楼赵层不孙同可盆以分晨别迁卫移到吸运行卧或者词开门胡两个竭不同成状态任。电梯寇处于晒运行躁状态跨时，墨如果甚没有俘到达也请求业楼层很发生器自迁求移，述即保司持运朝行状谅态不狗变；庸当到患达请艺求楼恐层时夸，迁喂移到猎开门姥状态扎。电梯夕控制蝴状态拉转移磨图（收续）电梯花处于雁开门秧状态僚一段嫁时间线后必始然迁密移到颤关门赌状态近。电梯尘处于搭关门动状态累时可勾以根盲据是牙否有宜请求屋迁移超到运医行状债态或锣者迁枯移到蛾停止丽状态消。电梯彻状态扩处理起伪代听码电梯慢各个白状态妇的处看理过慌程，载可以阀依靠烘电梯茄派遣贪函数项，根沉据通雹过判捡定电沃梯信演息结碌构体观中的假电梯点状态泻，调敢用相童应控绩制状奇态的邻函数乖来控医制电鞋梯的点运行尽，伪美代码菠如下：派遣贵函数阅(v读oi贼d){sw势it采ch葵(电冲梯运最行状件态){ca报se甜停户止状准态:停止指处理仰函数猜;br吃ea民k;ca土se延运夫行状疫态:运行劣处理斧函数递;br绸ea饲k;ca僚se挣开防门状蔬态:开门袍处理女函数袋;br剪ea屿k;ca庸se擦关抹门状缘瑞态:关门脉处理虫函数脱;br榨ea行k;de号fa挠ul软t:粉b睁re轨ak丽;}}电梯冒停止知状态摸流程建图电梯际运行诱状态扔流程许图电梯背开门箭状态托流程之图电梯杆关门励状态宇流程绝图3.闯输殖入输欧出部漠分设罩计LC昆D输亩出模属块负新责显见示系齿统的杆4个练图形保界面茧：系浑统欢镇迎界诱面、吵系统馅提示绘界面季、系横统运窄行界非面和饶系统裹退出担界面旬。系统陷欢迎倒界面锻和系避统退滚出界求面分劈燕别显你示一沈幅图径片及盏相关忽文字；系统渗主要允工作惠在系统铲运行界面各下。输入聪输出延部分服设计覆（续饿）按键至输入煌模块化的主胀要功锻能有穴三个狸：设中置键疤盘键虚值；泛扫描缎键盘添，采药集按初键信劈燕息；货获取幕乘客拴请求辜结构衣体信隶息，川并对煮这些前信息菊进行鸡封装宫、判货断、烘转换揭等一胖系列现的处句理。输入六输出地部分克设计邻（续凉）在设局计当组中，扎为了雾使键骑盘部欺分能苹够及狡时有亿效的银响应管，目残标机接上接常有键晒盘专愤用芯曲片ZL适G7纸29睡0。键复盘的忘动作皂由芯遮片ZL样G7云29蛋0检测谣，当港键盘办按下裳时，薯芯片免检测阀到后山在IN慕T引脚掀产生腰中断司触发恩电平刑通知裂处理代器，侄处理简器通遵过I2搁C总线吹读取衣芯片ZL怀G7四29阔0键值谨寄存院器中污保留睡的键葡值。输入林输出垃部分章设计厅（续雷）在设厚计当古中，熄为了撒使键铁盘部间分能保够及昼时有字效的逝响应纵，目研标机锹上接恋有键锅盘专笛用芯润片ZL清G7供29色0。键菜盘的毕动作伞由芯绢片ZL粮G7洪29撤0检测凳，当醒键盘沫按下桃时，干芯片貌检测宾到后里在IN域T引脚艳产生仙中断身触发怜电平饥通知肢处理毫器，取处理给器通只过I2剂C总线活读取贼芯片ZL遥G7牙29薪0键值曾寄存习器中督保留且的键办值。输入记输出御部分槽设计沿（续启）键盘炭获得巷的输走入信闪息繁鹊多而俘复杂陪，需难要对守这些敌信息岂进行晃处理铲，该奶过程算分为辈两个滋步骤：首先霞，对饼信息帽进行救筛选慎和封休装。膨由于咬键盘杨信息南扫描镜检测华函数课不断供地等胸待按凶键被红按下速，而母用户滋使用史键盘宁输入粮信息母是随厦机的雀，所蝴以需裕要对厌按键汉信息梅进行屿筛选仰，保妨留用拔户有洞效按丧键值唯。由于坑系统沉使用砌规则蒸的限帮制，摔每次酒用户蜓发出栋的请机求，绵并不导能由树单个排按键蔑完成鲜，需跟要组寻合使六用按纠键，衫所以祖需要本把筛蛋选出辟的多知个有仿效键武值一文一封着装在钩乘客挠请求介信息辣结构恢体中恨存储浑。四、芒系统传函数劈燕说明电梯无控制填算法论模块按键周输入弹模块LC粪D输云出模挠块其他太函数1.阵电尚梯控苦制算痰法模后块ma常in匹()敌:主站函数修。首捆先完作成设井备初神始化摄，包陷括打杜开F侧ra讯me殃bu刑ff瓦er育和i品2c透设备怖，调寄用I舱ni都tS议ys梢te漂m(割)函薪数初兄始化规系统劣数据策结构砍和L洞CD快，然桃后在崖循环道中不拆断检谨测按拨键组蚁合，矛如有雪乘客职请求踪蝶则通预过派遗遣函肌数处京理请蹲求，染然后凯完成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