嵌入式系统多任务软件设计

第10章

嵌入式系统多任务软件设计考核要点计等。1

考核知识PC在嵌入式系统设计中一般使用标准的FAT12/16/32文件系统。uC/OS-Ⅱ本身不提供文件系统，不支持文件相关的管理功能，在将uC/OS-Ⅱ操作系统移植到ARM参考YAFFS(YetAnotherFlashFileSystem)文件系统，为该系统扩展了一个简单的文件系统来满足嵌入式产品开发的需要。在系统中要想使用文件系统，首先必须通过initOSFile统，为操作系统的文件缓冲区分配存储空间。函数initOSFile代码如下：voidinitOSFile（）{INI8Uerr;pFileMem=OSMemCreate(FileMemPart,10,sizeof(File),&err);if(pFileMem==NULL){Uart_printf(“FailedtocreateFile”);LCD_printf(“FailedtocreateFile”);}代码中OSMemCreate函数为操作系统分配了10个文件缓冲区，其中FILE是一个文件的相关结构体。它的定义为typedefstruct{U8Buffer[BLOCK_SIZE]; //文件缓冲区U32fileblock; //文件当前的簇的位置U32filemode; //打开文件的模式U32filebufnum; ///写入的字节数U32filecurpos; //读写的当前位置U32filesize; //文件的大小}FILE;在Flash存储器中，数据是按照块(Block)存储的。所以，在开辟文件缓冲区时以一个块的大小为单位比较便于管理。其他与文件系统相关的API函数包括：OpenOSFile：以读取或写入的模式打开指定的文件，并创建FILE(FILE)的指针ReadOSFile:读取已经打开的文件到指定的缓冲区，如果成功则返回读取的字节数WriteOSFile：把缓冲区写入指定的文件，如果成功则返回TRUE；否则返回FALSELineReadOSFile：读取指定文件的一行，返回读取文件的字节数CloseOSFile:关闭打开的文件，释放文件缓冲区GetNextFileName：得到文件目录分配表中指定位置的文件名，文件位置自动下移。如果文件有效则返回TRUE;否则返回FALSEListNextFileName:列出当前位置开始第一个指定扩展名的文件，如果没有则返回FALSE2、基于Unicode的汉字字库基于32位嵌入式处理器的硬件平台，有着较高的运算速度和大容量的内存，为人机交互建立GUI是首选的方式。针对常用的图形用户界面建立相应的API函数，主要包括基于Unicode的汉字字库，典型的控件和基本绘图函数Unicode:,Unicode,现了软件的全球化。PC机，而且一般只针对专用系统设计，基本使用的是图形点阵字库。用于Unicode字库显示的相关APIInt2Unicode定义：voidInt2Unicode(intnumber,U16str[]);功能：从int型变量到Unicode字符串的转换参数说明：number:被转换的整型数字str:转换成的Unicode字符串Unicode2Int定义：intUnicode2Int(U16str[])功能：Unicode字符串到int-int型数据参数说明：str:被转换的Unicode字符串strChar2Unicode定义：voidstrChar2Unicode(U16ch2[],constcharch1[]);功能：char类型到Unicode的编码转换参数说明：ch1:转换成的Unicodech2:被转换的Char字符串UstrCpy定义：voidUstrCpy(U16ch1[],U16ch2[]);功能：字符串复制参数说明：ch1:目标字符串ch2:源字符串3、基本绘图函数uCOS-II系统环境下，绘图必须通过使用绘图设备上下文来实现。绘图设备上下文中包括了与绘图相关的信息，比如：画笔的宽绘图才不会互相影响。绘图设备上下文的结构定义如下：typedefstruct{intDrawPointx;intDrawPointy;//绘图所使用的坐标点intPenWidth;//画笔宽度U32PenMode;//画笔模式COLORREFPenColor;//画笔的颜色intDrawOrgx;//绘图的坐标原点位置intDrawOrgy;intWndOrgx;//绘图的窗口坐标位置intWndOrgy;intDrawRangex;//绘图的区域范围intDrawRangey;structRECTDrawRect;//绘图的有效范围U8bUpdataBuffer;//是否更新后台缓冲区及显示U32Fontcolor;//字符颜色}DC,*PDC与绘图设备上下文DCDC动态内存开辟空间；CreateDC()和DestoryDC(PDCDC，DCDC的内存空间。的图形函数。10-1所示。读者将学习使用嵌入式系统的绘图API(DC)在多任务操作系统中的作用。会使用绘图设备上下文(DC)在屏幕上绘制一个圆角矩形和一个圆。理解绘制防止闪烁的基本原理，可以实现无闪烁的动画。下面结合代码介绍其实现过程。图10-1绘制图形在μC/OS-II操作系统中，液晶显示屏的刷新是通过Lcd_Fresh_Task任务完成的，该任务是在系统附加任务初始化函数中定义的，该函数开辟了LCD（也可以通过设置绘图设备上下文参数，不让系统自动刷新）向Lcd_Fresh_Task发送更新信息。其流程10-2所示。图10-2绘图流程(推荐用200)，同时使Main_Task任务主动让出对CPU的控制权。使Lcd_Fresh_Task任务可以完成刷新。其源代码如下：/*****************Main_Test_Task的定义*****************/voidMain_Task(void*Id){intoldx,oldy; */PDCpdc; 定义绘图设备上下文结intx,y; 坐标*/doubleoffset=0; 坐标偏移量*/ClearScreen(); 清屏*/pdc=CreateDC(); */SetDrawOrg(pdc,LCDWIDTH/2,LCDHEIGHT/2,&oldx,&/*设置绘图原点为屏幕中心*/Circle(pdc,0,0,50); 画圆*/MoveTo(pdc,-50,-50); 移动*/LineTo(pdc,50,-50); 画线*/ArcTo(pdc,80,-20,TRUE,30); 画弧*/LineTo(pdc,80,20);ArcTo(pdc,50,50,TRUE,30);LineTo(pdc,-50,50);ArcTo(pdc,-80,20,TRUE,30);LineTo(pdc,-80,-20);ArcTo(pdc,-50,-50,TRUE,30);OSTimeDly(3000); 秒ClearScreen();SetDrawOrg(pdc,0,LCDHEIGHT/2,&oldx,&oldy);设置绘图原点为屏幕左边中for(;;) 消息循环*/{MoveTo(pdc,0,0);for(x=0;x<LCDWIDTH;x++){y=(int)(50*sin(((double)x)/20.0+offset));画正弦波LineTo(pdc,x,y);}offset+=1;if(offset>=2*3.14)offset=0;OSTimeDly(1000);ClearScreen();}DestoryDC(pdc); */}本程序中应注意如下几点：⑴绘图必须通过使用绘图设备上下文(DC)来实现。绘图设备上下文(DC)中包括了与绘图相关的信息，例如，画笔的宽度、绘图的原点等。这样，在多任务系统中，不同的任务通过不同的绘图设备上下文(DC)绘图才不会互相影响。⑵绘制整圆可以用Circle函数，绘制直线用Line函数，绘制圆弧用ArcTo函数。调试的过程中可以在每个绘图函数之后调用OSTimeDly上。⑶为方便绘图，可使用SetDrawOrg函数设置绘图的原点。⑷因为本次实验不用系统的字符显示，所以，可以去掉Main()函数中的LoadFont()函数，以节省系统启动的时间。4、列表框控件APIuCOS-IIAPI函数。initOSCtrl(API函数有：SetWndCtrlFocus()函数设置窗口中指定ID的控件为焦点控件，返回原来焦点控件的ID；GetWndCtrlFocus()函数获取当前焦点控件的ID。ReDrawOSCtrl()函数重画所有的系统可见控件，当由于某原因清屏后必须重画控件。GetCtrlfromID()函数从指定ID的控件获取该控件的指针。SetCtrlMessageCallBk()函数设置指定控件的消息回调函数，程序中收到发给该控件的消息后可以调用其消息回调函数。OSOnSysMessage()函数是系统的消息处理函数，程序中收到消息后可以用该函数将其传送给控件。下面是列表框控件的结构定义：typedefstruct{U32CtrlType;//控件的类型U32CtrlID;//列表框控件的IDstructRECTListCtrlRect;//列表框的位置和大小structRECTClientRect;//列表框列表区域U32FontSize;//列表框字体大小U32style;//列表框的风格U8bVisible;//是否可见PWndparentWnd;//控件的父窗口指针U8(*CtrlMsgCallBk)(void*);//列表框控件的消息回调函数U16**pListText;//列表框所容纳的文本指针intListMaxNum;//列表框所容纳的最大文本的行数intListNum;//列表框所容纳的文本的行数intListShowNum;//列表框所能显示的文本行数intCurrentHead;//列表的表头号intCurrentSel;//当前选中的列表项号structRECTListCtrlRollRect;//列表框滚动条方框structRECTRollBlockRect;//列表框滚动条滑块方框}ListCtrl,*PListCtrlCreateListCtrl(SetWndCtrlFocus(一的IDAddStringListCtrl()函数向该列表框中添加表项了。5、文本框控件文本框控件也是系统的一个基本控件，其结构定义如下：typedefstruct{U32CtrlType;//控件的类型U32CtrlID;//控件的IDstructRECTTextCtrlRect;//文本框的位置和大小structRECTClientRect;//客户区域U32FontSize;//文本框的字符大小U32style;//文本框的风格U8bVisible;//是否可见PWndparentWnd;//控件的父窗口指针U8(*CtrlMsgCallBk)(void*);//文本框控件的消息回调函数U8bIsEdit;//文本框是否处于编辑状态char*KeyTable;//文本框的字符映射表U16text[40];//文本框中的字符块}TextCtrl,*PTextCtrlCreateTextCtrl(IDSetTextCtrlText(Unicode文本添加到文本框中，而GetTextCtrlText()函数用来获取文本框中字符串的指针。用SetTextCtrlEdit(以响应键盘消息，通过键盘输入文字。6、消息循环通常在多任务操作系统中，任务之间的通讯是通过发送消息来实现的。消息队列是uCOS-IIuCOS-II操作系统提供了若干对消息队列进行操作的函数，例如OS_Q.C中。但是，在将uCOS-II移植到本ARM嵌入式开发平台时，对消息队列相关函数又作了提高，使得程序中对消息队列的使OSCreateMessage()函数为某个控件创建消息，用SendMessage(WaitMessage()函数等待消息，用DeleteMessage()函数删除消息。消息的数据结构定义如下：typedefstruct{POS_CtrlpOSCtrl;//消息所发到的窗口(控件)，为NULL时指桌面U32Message;//消息类型U32WParam;//消息参数U32LParam;//消息参数}OSMSG,*POSMSG;下面是平台的基本消息类型定义：#defineOSM_KEY1//键盘消息#defineOSM_TOUCH_SCREEN2//触摸屏消息#defineOSM_SERIAL100//串口收到数据的消息#defineOSM_LISTCTRL_SELCHANGE1001//列表框的选择被改变的消息#defineOSM_LISTCTRL_SELDBCLICK1002//列表框的选择双击消息#defineOSM_BUTTON_CLICK1003//单击按钮消息下面是各基本消息类型的参数说明：MessageWParamLParamOSM_KEY键盘扫描码OSM_TOUCH_SCREEN低16位＝x高16位＝y坐标值坐标值触摸动作OSM_LISTCTRL_SELCHANGECtrlIDCurrentSelOSM_LISTCTRL_SELDBCLICKCtrlIDCurrentSelOSM_BUTTON_CLICKCtrlIDpMsg->Message＝OSM_KEYpMsg->WParam则是按键的键码（pMsg是指向该消息结构体的指针）。键盘消息是由键盘扫描任务（voidKey_Scan_Task(void*Id)）创建并发送到系统的消息队列，键盘扫描任务用函数KeyBoard_Read()从IIC的数据收发移位寄存器中获得键盘扫描码，这个扫描码是由ATMEGA8当有键盘按下时发送到IIC的数据收发移位寄存器的。主任务由消息队列中得到消息。staticvoidKey_Scan_Task(void*Id){U32key;INT8Uerr;POSMSGpmsg;printk("beginkeytask\n");for(;;){OS_FLAGSflag;flag=OSFlagPend(Input_Flag,UCOS2_KBINPUT,OS_FLAG_WAIT_SET_ANY,0,&err);OSFlagPost(Input_Flag,flag,OS_FLAG_CLR,&err);key=KeyBoard_Read(0,FALSE);if(key==-1)continue;pmsg=OSCreateMessage(NULL,OSM_KEY,key,0);if(pmsg)SendMessage(pmsg);}}Main_TaskTextOut()，实际是通过在图形方式下绘图完成文字显示的。此函