9.3-实现智能防盗系统 上

项目九智能住宅防盗系统物联网嵌入式技术实现智能防盗系统任务三职业能力目标01任务描述与要求02知识链接03任务准备04任务实施05任务小结06任务拓展07任务三实现智能防盗系统了解多任务前后台系统；掌握多任务系统采集压电和红外数据。能根据RTOS相关手册，利用STM32CubeMX准确配置STM32的操作系统能够在配置的RTOS系统的基础上，配置串口，数据显示能够在之前代码基础上进行修改，实现压电传感器与红外传感器的报警信号的显示职业能力目标01知识目标技能目标职业能力目标01任务描述与要求02知识链接03任务准备04任务实施05任务小结06任务拓展07任务三实现智能防盗系统

某公司为了市场需要准备研发一款智能防盗系统。经过讨论与成本需求，决定使用STM32系列单片机，为了进行多种传感器数据获取的实时性与准确性，准备使用RTOS操作系统。本项目是一个综合性的项目，主要分成三个部分，任务三主要是采用多任务的方式获取压电传感器和红外传感器的状态，并进行显示。任务描述：任务要求：用STM32CubeMX软件进行RTOS操作系统的安装与配置RTOS系统多任务的配置在之前代码基础上，实现压电和红外传感器状态获取实现各传感器报警显示任务描述与要求02职业能力目标01任务描述与要求02知识链接03任务准备04任务实施05任务小结06任务拓展07任务三实现智能防盗系统多任务前后台系统FreeRTOS任务状态2303知识链接智能防盗系统功能1智能防盗系统功能03一套完善的智能家居安防报警系统可确保每一个用户的生命财产的安全。智能家居报警系统由家庭报警主机和各种前端探测器组成。主系统传感器报警器服务器智能防盗系统功能03入侵检测传感器主控系统火灾报警传感器烟雾报警传感器报警器服务器报警手机提醒多任务前后台系统FreeRTOS任务状态2303知识链接智能防盗系统功能1多任务前后台系统03

小组讨论：1.大家知道哪些嵌入式操作系统类型？2.这些类型的系统各有什么特点？多任务前后台系统03多任务系统轮询系统前后台系统主程序中断+主程序中断+子任务嵌入式操作系统类型系统构成多任务前后台系统03多任务系统轮询系统前后台系统嵌入式操作系统类型裸机编程时，先初始化相关硬件，让主程序在一个死循环里面不断循环，顺序地处理各种事件。不能说轮询是低端的，轮询系统是一种非常简单的软件结构，但适用于仅需要顺序执行代码且不需要外部事件来驱动就能完成的事情，这会变得简单可靠。多任务前后台系统03多任务系统轮询系统前后台系统嵌入式操作系统类型前后台系统在轮询系统的基础上加入了中断的概念，外部事件的响应在中断里面完成，事件的处理还是回到轮询系统中完成中断我们称之为前台，main()函数中的无限循环称为后台。多任务前后台系统03多任务系统轮询系统前后台系统嵌入式操作系统类型多任务系统的事件响应也是在中断中完成的，但是事件的处理是在任务中完成的。在多任务系统中，任务与中断一样，也具有优先级，优先级高的任务会被优先执行。一个紧急事件在中断中被标志之后，如果事件对应的任务优先级足够高，就会立刻得到响应相比前后台系统，多任务系统的实时性又被提高了。多任务前后台系统03前后台系统的实时性较大（尤其是调度任务较多），每个任务都是轮流执行没有轮到该任务运行的时候，不管该任务有多么的紧急，就只能等着，大家拥有一样的优先级该类系统简单，所消耗的资源较少多任务前后台系统03多任务系统可以将一个大问题分成很多个具有共性的小问题，逐一的将这些小问题解决，进而大问题将得到全面的解决我们可将每一个小问题都视为一个任务。这些小任务是并发处理的由于他们的执行时间很短，我们所能感觉到的是所有的任务都是同时进行的多任务前后台系统03

那么多任务运行的问题就来了，这就涉及到任务执行的先后顺序及什么任务该执行不该执行了。该模块的功能将由任务调度器来完成，具体如何实现，各类系统是有很大差别的，通常来说我们可分为抢占式（UCos、FreeRTOS）和非抢占式（Linux）。FreeRTOS是一个支持抢占式的实时操作系统。多任务前后台系统03系统任务执行思考一下，前后台系统应该是怎样运行的？多任务前后台系统FreeRTOS任务状态2303知识链接智能防盗系统功能1FreeRTOS任务状态03

小组讨论：1.大家知道FreeRTOS有哪几种运行状态？2.对这些运行状态有什么了解？FreeRTOS任务状态03FreeRTOS中的任务状态有运行态、就绪态、阻塞态、挂起态，单一任务只能处于这几种状态中的一个。FreeRTOS任务状态1任务状态任务优先级23任务控制块

任务状态（1）运行态当一个任务正在运行时（这一时刻该任务的代码在CPU中执行），那么该任务就处于运行态。如果所使用的是单核CPU，那么不管任何时刻只有一个任务处于运行态，这就证明了CPU在某一时刻只能被一个任务拿到使用权。挂起态就绪态阻塞运行态vTaskSuspend()calledvTaskSuspend()calledvTaskSuspend()called调用阻塞API函数EVENTvTaskSuspend()called03思考一下，运行态应该是怎样的机制？任务状态（2）就绪态就绪态是指那些已经准备好了的任务，可以随时拿到CPU的使用权，进而进入运行态，但是此时此刻该状态的任务还没有执行，主要是因为当前有一个同优先级或者更高优先级的任务正在运行。挂起态就绪态阻塞运行态vTaskSuspend()calledvTaskSuspend()calledvTaskSuspend()called调用阻塞API函数EVENTvTaskSuspend()called03思考一下，就绪态应该是怎样的机制？任务状态（3）阻塞态如果一个任务当前正在等待某一外部事件的发生所处于的状态，如：任务正在等待队列、信号量、事件组等都会进入阻塞态。任务进入阻塞态是有一定的时间限制，当超时等待时，该任务将退出阻塞态，进入就绪态，等待拿到CPU的使用权，进入运行态。挂起态就绪态阻塞运行态vTaskSuspend()calledvTaskSuspend()calledvTaskSuspend()called调用阻塞API函数EVENTvTaskSuspend()called03思考一下，阻塞态应该是怎样的机制？任务状态（4）挂起态任务进入挂起的状态和阻塞态一样，将不会被任务调度器所调用，但是出于挂起态的任务是没有超时的问题。在FreeRTOS中，任务进入和退出挂起态只能通过调用VTaskSuspend()和xTaskReume()。挂起态就绪态阻塞运行态vTaskSuspend()calledvTaskSuspend()calledvTaskSuspend()called调用阻塞API函数EVENTvTaskSuspend()called03思考一下，挂起态应该是怎样的机制？FreeRTOS任务状态1任务状态任务优先级23任务控制块

任务优先级03

小组讨论：1.任务是怎样确认执行的先后顺序的？2.大家对先后执行的顺序机制有什么了解？任务优先级FreeRTOS任务优先级0configMAX_PRIORITIES-10configMAX_PRIORITIES≤32一般情况下支持类似计算前导零这样的指令，并且宏configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION也设置为了1............03任务优先级优先级的数字越低表示任务的优先级越低，0的任务优先级最低，configMAX_PRIORITIES-1的优先级最高。空闲任务的优先级最低，为0。考虑到RAM的消耗，宏configMAX_PRIORITIES最好设置为一个满足应用的最小值。0configMAX_PRIORITIES-1......低高空闲任务03FreeRTOS任务状态1任务状态