第7章 电脑自动打铃器设计和实现文档资料.ppt
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1、绪论,电脑自动打铃器设计与实现,通过对ARM7TDMI体系结构、LPC2000系列ARM、C/OS-II微小内核分析与程序设计基础的深入学习之后,我们已经对嵌入式系统有了比较清晰的了解。本章将结合一个具体的实例电脑自动打铃器来阐述嵌入式应用系统的工程设计方法。,目 录,设计要求,任务设计,硬件设计,程序设计,电脑自动打铃器设计与实现,设计要求,系统功能,系统框图,设计要求|电脑自动打铃器设计与实现,系统功能,具有实时时钟功能,能显示时分秒,年月日星期(采用8位数码管显示)具有 键盘 输入功能 可以设置若干个闹钟,以及闹钟的禁止与使能可设置每个闹钟发生时的输出动作(一共四路输出,可独立设置每路输
2、出的时间和电平状态),设计要求|电脑自动打铃器设计与实现,系统框图,LPC2000系列ARM具有RTC功能,RTC掉电后仍可使用电池继续运行,从而保证了系统掉电后时钟的准确性。ZLG7290是一款键盘和LED驱动芯片,最多支持64个按键和8个共阴极数码管。,电脑自动打铃器设计与实现,硬件设计,键盘显示电路,输出控制电路,硬件设计|电脑自动打铃器设计与实现,键盘显示电路,本设计实例基于SmartARM2200A工控开发平台实现。SmartARM2200A工控开发平台提供I2C0接口,可以和PACK板“Panel Module ZYPM7290”连接,组成键盘显示电路,硬件电路及连接方法请参考配套
3、教材。,硬件设计|电脑自动打铃器设计与实现,输出控制电路,图示为输出控制模拟电路,在实际应用中,可能需要控制继电器等。,电脑自动打铃器设计与实现,任务设计,任务的划分,任务的数据结构设计,任务的优先级设计,多任务之间的同步与互斥,多任务之间的信息传递,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的划分,对一个嵌入式应用系统进行“任务划分”,是实时操作系统应用软件设计的关键,任务划分是否合理将直接影响软件设计的质量。,以CPU为中心,“关键”功能,“紧迫”功能,消耗机时,关系密切,相同事件触发,运行周期相同,固定顺序执行,任务划分原则如下:,首先,以CPU为中心,将与各种输入/输出设备(或端口)相关
4、的功能分别划分为独立的任务,发现“关键”功能,将其最“关键”部分“剥离”出来,用一个独立任务(或ISR)完成,剩余部分用另外一个任务实现,两者之间通过通信机制沟通,发现“紧迫”功能,将其最“紧迫”部分“剥离”出来,用一个独立的高优先级任务(或ISR)完成,剩余部分用另外一个任务实现,两者之间通过通信机制沟通,将消耗机时较多的数据处理功能划分出来,封装为低优先级任务,对于既“关键”又“紧迫”的功能,按“紧迫”功能处理,将关系密切的若干功能组合成为一个任务,达到功能聚合的效果,将由相同事件触发的若干功能组合成为一个任务,从而免除事件分发机制,将运行周期相同的功能组合成为一个任务,从而免除时间事件分
5、发机制,将若干按固定顺序执行的功能组合成为一个任务,从而免除同步接力通信的麻烦,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的划分,电脑自动打铃器任务划分如下:,电脑自动打铃器具有键盘输入功能,用于设置时钟和闹钟,因此需要一个键盘任务。,电脑自动打铃器需要有显示功能,用来显示时钟和闹钟,因此需要一个显示任务。,电脑自动打铃器需要一个输出控制任务,用来控制闹钟时间到后各路的输出。,电脑自动打铃器具有实时时钟功能,需要一个RTC中断。,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的优先级设计,人机接口,实时性低,控制接口,实时性高,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的优先级设计,优先级:6,优先级:
6、12,优先级:13,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的数据结构设计,对于一个任务,除了它的代码(任务函数)外,还有相关的信息。为保存这些信息,必须为任务设计对应的若干数据结构。任务需要配备的数据结构分为两类:一类是与操作系统有关的数据结构;另外一类是与操作系统无关的数据结构。,任务的数据结构,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的数据结构设计,与操作系统有关的数据结构,一个任务要想在操作系统的管理下工作,必须首先被创建。在C/OS-II中,任务的创建函数原型如下:,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的数据结构设计,在电脑自动打铃器应用中,我们设计了3个任务(键盘任务、显示任务
7、和输出控制任务),与操作系统有关的数据结构定义如下:,#define TASKKEY_ID12/定义键盘任务的ID#define TASKKEY_PRIOTASKKEY_ID/定义键盘任务的优先级#define TASKKEY_STACK_SIZE512/定义键盘任务堆栈的大小#define TASKDISP_ID13/定义显示任务的ID#define TASKDISP_PRIOTASKDISP_ID/定义显示任务的优先级#define TASKDISP_STACK_SIZE512/定义显示任务堆栈的大小#define TASKCTRL_ID6/定义控制任务的ID#define TASKCTR
8、L_PRIOTASKCTRL_ID/定义控制任务的优先级#define TASKCTRL_STACK_SIZE512/定义控制任务堆栈的大小,OS_STK TaskKeyStkTASKKEY_STACK_SIZE;/定义键盘任务的堆栈OS_STK TaskDispStkTASKDISP_STACK_SIZE;/定义显示任务的堆栈OS_STK TaskCtrlStkTASKCTRL_STACK_SIZE;/定义控制任务的堆栈void TaskKey(void*pdata);/键盘任务声明void TaskDisp(void*pdata);/显示任务声明void TaskCtrl(void*pda
9、ta);/控制任务声明,任务设计|电脑自动打铃器设计与实现,任务的数据结构设计,与操作系统无关的数据结构,电脑自动打铃器具有时钟和闹钟功能,那么我们首先就要构造这两个数据结构,定义如下:,时钟结构定义struct time unsigned charucHour;/时 unsigned charucMin;/分 unsigned charucSec;/秒 unsigned charucWeek;/星期 unsigned shortusYear;/年 unsigned charucMon;/月 unsigned charucDay;/日;typedef struct timeTIME;typed
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