嵌入式技术课程设计-红绿灯控制系统

1、嵌入式技术课程报告课题名称：嵌入式技术课题负责人名（学号）：同组成员名单（角色）：指导教师：评阅成绩：评阅意见：提交报告时间：年月日- -基于卩c/os-n红绿灯控制模拟系统的设计和实现学生指导老师摘要红绿灯控制系统是当今现代社会必不可少的一种电子控制设备，属于最常见的实时嵌入式控制系统之一。pC/OS-II是目前最流行的实时嵌入式操作系统之一，有便于移植、易于裁减、使用方便等特点，在各种工业和交通控制系统中得到了广泛的应用。本文设计和实现了一个pC/OS-II的红绿灯控制系统，经过在PC平台上的仿真模拟，提高了最基本的交通控制功能。关键词：pC/OS-II，红绿灯控制系统，模拟仿真1.系统需

2、求本系统需要实现两个方向的红绿灯控制。在屏幕上用绿色的字母G表示绿灯，红色的字母S表示红灯。在相应信号灯字母的下方，用数字表示该信号灯切换的剩余时间。该时间每秒钟减一，减为零时，切换信号灯。信号灯切换时间缺省为60秒。某方向由红灯切换为绿灯时，应有3秒钟的缓冲时间，以确保另一方向的车辆安全通过。即在切换信号灯时，有3秒钟的时间两个方向的信号灯都是红灯。不能出现两个方向都是绿灯的情况。用户可通过键盘输入信号灯切换时间，切换时间范围为20秒120秒。用户输入的数字以回车键结束。对于错误的输入，系统可不作任何响应。对于正确的输入，下次信号灯切换后，采用新输入的切换时间。用户键入ESC键后，退出该模拟

3、程序。2.系统设计采用pC/OS-II作为操作系统内核的原因。MC/OS-II是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步（信号量，邮箱，消息队列）和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化.MC/OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。MC/OS-II绝大部分的代码是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。至今，从8位到64位，MC/OS-II已在超过40种不同架构上的微

4、处理器上运行。MC/OS-II已经在世界范围内得到广泛应用，包括很多领域，如手机、路由器、集线器、不间断电源、飞行器、医疗设备及工业控制上。实际上，MC/OS-II已经通过了非常严格的测试，并且得到了美国航空管理局(FederalAviationAdministration)的认证，可以用在飞行器上。这说明MC/OS-II是稳定可靠的，可用于与人性命攸关的安全紧要(safetycritical)系统。更重要的是,MC/OS-II的源码公开，便于移植和维护。在这个系统中设计了两个任务Task1和Task2。其中Task1的任务是接收键盘的输入，判断是否是回车，回车后结束，如果接收到字母的话不做任

5、何响应，如果是数字的话要判断是不是在20到120之间，要不在此区间内则清空缓冲区，接受下一次输入，如果在区间内的话，则传递给Task2，同时在屏幕上显示下一次循环的时间。如果是ESC的话则任务退出。Task2用来设置交通灯的残留时间，初始值为60秒改变一次，当接收到Task1传来的值后，下一次循环按此值计数。3.系统实现3.1main函数说明流程图初始化uCOSII保存DOS环境安装uCOS_II中断启动多任务管理3.2各个任务的实现说明Task1流程图oSettimefrequencyTrueTrueFalseKey_receiveSaveinInitializestatisticstask

6、TIME_DEFAULTJ=aanddsplayIsdigit(key)PC_getKey20v=av=120PCDOSReturInstalltimeIRatoiKey=enterKey=ESCTask2流程图InstalltimeIRSettimefrequencyInitializestatisticstaskPC_getKey_False4.程序源码#includeincludes.h/*Kl彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、彳、

7、彳、彳、彳、彳、彳、彳、定义常量#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*- -*/#define任务堆栈长度TASK_STK_SIZE512/#defineTASK_START_ID0/任务的标示ID#defineTASK_CLK_ID1#defineTASK_1_ID2#defineTASK_2_ID3#defineTASK_START

8、_PRIO10/任务优先级#defineTASK_CLK_PRIO11#defineTASK_1_PRIO13#defineTASK_2_PRIO12/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*变量#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

9、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/OS_STKTaskStartStkTASK_STK_SIZE;/定义任务堆栈区OS_STKOS_STKOS_STKintTaskClkStkTASK_STK_SIZE;Task1StkTASK_STK_SIZE;Task2StkTASK_STK_SIZE;LightTime;/定义了交通- -灯剩余的时间/定义了交通intwaitTime;intSetTime;灯的最大值/*#J*#J*#J*#J*#J*

10、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*函数原形#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

11、*#J*/voidTaskStart(void*data);staticvoidTaskStartCreateTasks(void);staticvoidTaskStartDispInit(void);staticvoidTaskStartDisp(void);voidTaskClk(void*data);voidTask1(void*data);voidTask2(void*data);voidDisplayLight(intsem);voidDisplayLightS(void);voidDisplayLightG(void);voidDisplayLightBS(void);/*#J*#

12、J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*程序入口#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

13、#J*#J*#J*#J*#J*/voidmain(void)OS_STK*ptos;OS_STK*pbos;INT32Usize;PC_DispClrScr(DISP_FGND_WHITE);/清屏OSInit();/初始化uCOS_IIPC_DOSSaveReturn();/保存Dos环境OSCtxSw);PC_VectSet(uCOS,/安装uCOS_II中断PC_ElapsedInit();/初始化共用时间变量ptos=&TaskStartStkTASK_S/TaskStart使用浮点数pbos=&TaskStartStk0;size=TASK_STK_SIZE;SetTime=60;化

14、了信号灯切换时间OSTaskStkInit_FPE_x86(&ptos,&pbos,&size);OSTaskCreateExt(TaskStart,任务StartTaskSIZE-1;/初始/创建(void*)0,/给任- - -务传递参数ptos,TASK_START_PRIO,/使任务的优先级别为0TASK_START_ID,pbos,size,(void*)0,OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);OSStart();/启动多任务管理/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

15、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*开始任务#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/voidTaskStart(void*pdata)#ifOS_CR

16、ITICAL_METHOD=3/分配储存CPU状态的寄存器OS_CPU_SRcpu_sr;#endifINT16Skey;pdata=pdata;TaskStartDispInit();/调用显示初始化函数OS_ENTER_CRITICAL();/安装时钟tickPC_VectSet(0 x08,OSTickISR);/安装时钟中断向量PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC);/设置uCOS_II时钟频率OS_EXIT_CRITICAL();OSStatInit();/初始化统计任务TaskStartCreateTasks();/调用函数创建各种任务for(;)Task

17、StartDisp();/更新显示(用于更新设置的参数)if(PC_GetKey(&key)/处理键盘响应if(key=0 x1B)/如果按下Esc键则退出uCOS_IIPC_DOSReturn();if(key=0 x31)/如果按下数字1键则将SetTime的全局变量加一SetTime+;if(SetTime120)SetTime=120;if(key=0 x32)/如果按下数字1键则将SetTime的全局变量减一SetTime-;if(SetTime20)SetTime=20;OSCtxSwCtr=0;OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC);/设置1秒钟的时延/*#J*#

18、J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*界面显示函数#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#

19、J*#J*#J*#J*#J*#J*/staticvoidTaskStartDispInit(void)PC_DispStr(0,0,TrafficLightsSystem,DISP_FGND_WHITE+DISP_BGND_RED+DISP_BLINK);PC_DispStr(0,1,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark180 PC_DispStr(0,2,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE); HYPERLINK l bookmark200 PC_DispStr(0,

20、3,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,4,|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,5,|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,6,|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,7,|N-SLight:,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,8,|TimeRemain:(s),DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND

21、_WHITE);TOC o 1-5 h zPC_DispStr(0,9,|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,10,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,11,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,12,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,13,!- -!DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,14,|,DISP_BGND_

22、BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,15,W-ELight:|DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,16,TimeRemain:(s)|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);TOC o 1-5 h zPC_DispStr(0,17,|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,18,|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,19,|,DISP_BGND_BLACK+DISP

23、_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,20,|,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,21,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,22,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);PC_DispStr(0,23,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);- -PC_DispStr(0,24,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

24、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*初始化显示#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/staticvoidTask

25、StartDisp(void)char*arr;intarrow2=49,50;sprintf(arr,SetTime:%d(%cAdd,%cReduce),SetTime,arrow0,arrow1);PC_DispStr(0,23,arr,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

26、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*创建任务#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/staticvoidTaskStartCreateTasks(void)OSTaskCreateExt(TaskClk,(void*)0,&TaskClkStkTASK_STK_SIZE-1,TASK_CLK_PRIO,TASK_CLK_ID,&

27、TaskClkStk0,TASK_STK_SIZE,(void*)0,OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);OSTaskCreateExt(Task1,(void*)0,&Task1StkTASK_STK_SIZE-1,TASK_1_PRIO,TASK_1_ID,&Task1Stk0,TASK_STK_SIZE,(void*)0,OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);OSTaskCreateExt(Task2,(void*)0,&Task2StkTASK_STK_SIZE-1,TASK_2_PRIO,TAS

28、K_2_ID,&Task2Stk0,TASK_STK_SIZE,(void*)0,OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR);/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*交通灯显示任务#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

29、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/voidTask1(void*pdata)intsem=0;intchange=0;INT8Uerr;OS_STK_DATAdata;INT16Utime;INT8Ui;char*ss=NULL;chars80;INT32UT;pdata=pdata;for(;)sprintf(ss,%d,LightTime);/将当前剩余时间转换成为字符串PC_DispStr(56,8,ss,DI

30、SP_FGND_LIGHT_REDDISP_BGND_BLACK);/打印剩余时间PC_DispStr(23,16,ss,DISP_FGND_LIGHT_REDDISP_BGND_BLACK);if(LightTime10)/处理个位显示PC_DispStr(57,8,DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK);PC_DispStr(24,16,DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK);if(LightTime4)/通过信号和change变量控制信号灯的逻辑sem=1;if(change&LightTime=0)change=0;e

31、lseif(!change&LightTime=0)change=1;if(sem=1&LightTime=0&change=0)sem=0;elseif(sem=1&LightTime=0&change=1)sem=2;DisplayLight(sem);OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

32、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*显示交通灯状态#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/voidDisplayLight(intsem)/按照传入信号量的不同设置显示的if(sem=0)状态.DisplayLightS();elseif(sem=1)DisplayLightBS();elseif(sem=2)DisplayLight

33、G();/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*交通灯显示红绿#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

34、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/voidDisplayLightS(void)PC_DispStr(57,7,S,DISP_FGND_LIGHT_REDDISP_BGND_BLACK);PC_DispStr(24,15,G,DISP_FGND_LIGHT_GREENDISP_BGND_BLACK);/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

35、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*交通灯显示绿红#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*- -*/voidDisplayLightG(void)PC_DispStr(24,15,S,DISP_FGND_LIGHT_REDDISP_BGND_BLACK);PC_DispStr(57,7,G,DISP_FGND_LI

36、GHT_GREENDISP_BGND_BLACK);/*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*交通灯显示红红#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*/voidDisplayLightBS(void)PC_DispStr(57,7,S,DISP_FGND_LIGHT_REDDISP_BGND_BLACK);PC_DispStr(24,1