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實時嵌入式操作系統mC/OS-II面向中小型嵌入式應用，包含全部功能模塊的內核大約為10KB，RAM的應用量主要與系統中的任務數有關。 GPRS是在目前運行的GSM網絡基礎上發展起來的數據業務，可以采用與GSM同樣的調制技術、頻率，以及同樣的TDMA幀結構。利用現有的基站子系統(BSS)，GPRS從一開始就可以提供全面的覆蓋。 GPRS終端系統的硬件組成 GPRS終端系統主要由控制部分和GPRS無線模塊組成，如圖1所示。 圖1 GPRS終端的硬件組成原理 為了適應嵌入式技術在GPRS通信中的應用，系統的控制部分采用了S3C44B0x芯片。 S3C44B0x是16/32位RISC微處理器， 為手持設備和通常應用提供了一種高性價比的解決方案。 S3C44B0x具有豐富的片內資源，可以通過串行接口操作GPRS模塊，操作指令為AT命令集。 GPRS無線模塊采用了SIM300，該模塊支持GPRS的語音、數據和短信息功能，內嵌TCP/IP協議。該模塊主要由射頻天線、內部Flash、SRAM、GSM基帶處理器、匹配電源和一個60腳的ZIF插座組成。其中，GSM基帶處理器是核心部件，其作用相當于一個協議處理器，用來處理外部系統通過串口發送過來的AT指令。GPRS模塊接收速率可達86.2kbps，發送速率達21.5kbps，易于集成。 mC/OS-II的移植 mC/OS-II是一個移植性很強的操作系統，其源代碼分為硬件無關和硬件有關兩個部分，移植時只需修改與硬件有關的部分。移植mC/OS-II到S3C44B0X 上，需做以下工作： (1) 修改數據類型 為保持與平臺的無關性，mC/OS-II使用經過宏定義的通用類型，如INT16U，表示16 位無符號數。在移植時，要把它們映射成正確的類型。 (2) 進入和退出臨界段 用關閉和打開中斷的方式，實現進入臨界段函數OS_ENTER_CRITICAL()和退出臨界段函數OS_EX2IT_CRITICAL()。 (3) 設置堆棧生長方向 不同的處理器堆棧的生長方向不同，對S3C44B0X來說，其生長方向可以向上也可以向下。但是，由于編譯器ADS僅支持堆棧從上往下長，并且必須是滿遞減堆棧，所以這里要設置的實際使用方向為向下增長，即 #define OS_STR_GROWTH 1; (4) 任務的切換和調度 進行任務的切換和調度有兩種方法，一是當前運行的任務主動調用OS_Sched() ，判斷是否有更高優先級的任務要運行，如果有就將其切換到就緒態，然后調用OS_TASK_SW() ，產生一個軟中斷，中斷向量指向函數OSIntCtxSw() ，在其中修改任務堆棧，運行新的任務。二是產生硬件中斷后，在中斷處理函數中調用OSIntEx()。 在上述過程中，產生軟中斷和修改任務堆棧的代碼都是與處理器相關的， S3C44B0X 的軟中斷匯編指令是SWI ，壓棧和出棧的匯編指令分別是STM和LDM。 (5) 堆棧的初始化 mC/OS-II在創建任務時會調用OSTaskStkInt() 函數對任務堆棧進行初始化，這里需要將堆棧設置成和產生中斷后的形式一樣，一般包括任務起始地址、中斷返回地址、CPU 寄存器等內容。另外，還要保證任務是運行在特權模式下，而不是用戶模式下。 (6) 時鐘節拍中斷 mC/OS-II用時鐘節拍中斷實現時間延遲和超時功能，定時頻率一般在10Hz"100Hz。設置定時器的代碼與CPU 相關，中斷向量必須指向mC/OS-II時鐘節拍中斷服務子程序OSTickISR() 。 系統的流程和任務的組成 本系統中，首先調用OSInit()，初始化mC/OS-II所有的變量和數據結構，再調用ARM_init()初始化微控制器的定時器及串口等硬件，通過調用OSTaskCreate()，依次創建各個任務，最后調用OSStart()啟動系統，開始多任務調度。整個系統控制程序模塊及流程如圖2所示。 圖2 系統控制程序模塊及流程 整個系統中的任務包括ARM控制部分的鍵盤掃描、LCD顯示任務和通信任務以及GPRS終端功能的短消息任務，語音通話任務等。因此，在mC/OS-II系統中的任務主要包括： 鍵盤掃描任務task_sys_key scan()，包括4×4鍵盤部分的掃描識別keyscan()，以及對應按鍵功能編碼的實現keyscan_code()等。 LCD顯示任務task_sys_ lcddis()，包括背景內容顯示display_context()、輸入內容顯示display_input()、輸出內容顯示display_output()等。 通信任務task_sys_ communication()，除了包括系統和主機進行通信的函數host_msg()，以實現通過電腦進行系統操作，還有各個任務之間相互通信的處理msg_tasl()。 話音通話任務task_sys_ telephone()，其中包括電話呼叫gprs_phone_call()、電話接聽gprs_phone_recevie()等。 另外，還包括系統短信收發任務。 根據系統進行GPRS短消息通信和語音通信的功能要求，設置各個任務的優先級如表1所示。 結語 mC/OS-II實時操作系統是開放源代碼且得到實際驗證的軟件平臺，而S3C44BOx具有強大的32位RISC性能，基于此軟件及硬件平臺對GPRS模塊進行設計，能大量減輕研發任務，提高研發速度，為在短時間內實現GPRS終端系統設計創造良好條件。 |
