在系統越來越復雜，功能越來越強大的今天，嵌入式系統的設計中采用實時多任務操作系統已經成為嵌入式應用設計的主流。μCOS-II是一個開源嵌入式實時操作系統(Real Time Operating System, RTOS)，它已經被成功移植到各種CPU上。但是基于μCOS-II的應用軟件需要在移植操作系統后自行完成。模塊化的應用程序設計可以使得嵌入式設計變得更加方便，產品的開發更加迅速。S3C44B0是三星公司生產的一種ARM7芯片，性能強大，在通用嵌入式設計中運用廣泛。CAN總線（Control Area Network）是一種有效支持分布式控制和實時控制的現場總線，由于其高性能和高可靠性，CAN總線的應用范圍廣布過程工業、機器人和機械工業等領域。論文將μCOS-II移植到S3C44B0上，設計開發了基于μCOS-II的CAN通訊模塊，與傳統的前后臺形式的系統相比較，CAN總線在μCOS- II下運行，實時性更容易得到保證，更容易進行功能擴展。

    1 S3C44BO簡介

    S3C44B0是三星公司設計的16/32位RISC處理器，為手持設備等提供一個低成本高性能的方案。S3C44B0提供2.5V ARM7TDMI內核，最高時鐘頻率66MHz，總線尋址空間達到256M，采用中斷矢量表來減少中斷延遲，提供30個中斷源，支持C語言編程和多任務處理，具有豐富的片內資源：LCD控制器、2路UART、2路DMA、外部存儲器控制器、5路帶PWM輸出的定時器、看門狗、RTC、8路10bit ADC、IIC接口、IIS接口、SIO等等。

    2 SJA1000和82C250簡介

    SJA1000是一種獨立CAN控制器，它是PHILIPS公司的PCA82C200 CAN控制器的替代產品。SJA1000具有BasiCCAN和PeliCAN兩種工作方式，PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN2.0B 協議。SJA1000同時支持11位和29位識別碼，位速率最快可達1Mbits/s,時鐘頻率最高為24MHz，支持PeliCAN模式的擴展功能，如支持一些錯誤分析功能，支持系統診斷、系統維護、系統優化等。

    82C250是PHILIPS公司生產的CAN總線收發器，提供對總線的差動發送和差動接收功能，另外還具有電流限制電路，提供了對總線的進一步保護功能。

    3μCOS-II在S3C44B0上的移植

    μCOS-II (micro-controller OS II)是一種開放式的操作系統內核，它是專為微控制器系統和軟件開發而設計的占先式的實時多任務操作系統微內核。μCOS-II是一個源碼公開、可移植、可固化、可剪裁、具可剝奪性、可確定性的實時多任務操作系統。它的絕大部分代碼是用ANSI C語言編寫的，只有和處理器相關的不到200行代碼是用匯編語言編寫，因此可移植性很好，比較容易移植到各種體系的CPU上面。本文中將μCOS-II移植到S3C44B0上面運行，該移植工作主要是三個文件的修改工作：

    改頭文件OS_CPU.H相關內容，包括：數據類型定義、堆棧增長方向、中斷相關的一些宏定義等。

    在OS_CPU_C.C中編寫任務堆棧初始化函數及系統HOOK函數。

    在OS_CPU_A.ASM中編寫四個匯編語言函數：OSSstartHighRdy()、OSCtxSw()、OSINTCtxSw()和OSTickISR()。

    完成上述工作后，μCOS-II就可以運行在S3C44B0處理器上了。

    4 CAN總線智能節點的軟硬件結構

    CAN總線是現場總線的一種，它結構簡單，通信方式靈活，采用非破壞性仲裁技術，通信采用短幀格式，從而可以形成低成本，高性能，實時性好的通訊系統。

    4.1 CAN總線智能節點的硬件結構

    用S3C44B0和SJA1000來實現CAN總線節點時，SJA1000采用地址數據復用的數據傳輸方式，而S3C44B0卻采用分開的地址總線與數據總線，因此，不能像51系列單片機和SJA-1000那樣直接相連，而必須另想辦法。將發送的地址和數據都從數據總線上發出，而用IO口和 nGCSx, nOE, nWE等信號來形成ALE信號和讀、寫、片選信號接到SJA1000，這樣就可以完成S3C44B0和SJA1000的連接，在硬件上形成CAN總線節點，同時為了保證信號不互相干擾，采用光耦6N137來進行隔離。另外，S3C44B0的3.3V信號和SJA1000的5V信號之間需要進行電平轉換。

    4.2 CAN總線智能節點的軟件結構

    采用BasicCAN模式，RX和TX緩沖器各是10個字節長，其中兩個ID字節和最多8個數據字節。其中ID字節1是8個ID位，ID字節2是3 個ID位，1個遠程發送請求位和4個數據長度代碼位。11位的ID能夠建立2032種報文類型，足夠普通應用的需求。ID位的規定可根據實際需要自行定義。

    發送報文時調用CAN發送函數U8 BCAN_DATA_WRITE(U8 *SendDataBuf)，其中*SendDataBuf指向要發的內容。在這個函數里，將報文內容按CAN接受緩沖器規定的格式填入，然后調用命令函數U8 BCAN_CMD_PRG(U8 cmd)，其中cmd參數決定命令類型，選用發送數據命令將報文發送出去。

    接收報文時調用CAN接收函數U8 BCAN_DATA_RECEIVE(U8 *RcvDataBuf)，其中*RcvDataBuf是報文的存儲地址。在這個函數里，讀取接收緩沖區里的數據，并存到指定的位置。

    這兩個函數只是發送與接收函數，具體的發送和接收需要建立相應的任務或中斷，并調用這兩個函數來完成。其中發送采用主動方式，當發送任務接到啟動發送的指令后調用CAN發送函數進行數據發送，接收采用中斷方式，CAN中斷的優先級高于時鐘中斷和其他任務。

    節點通信流程圖如圖2所示：

    5 基于μCOS-II的CAN總線通訊程序模塊的設計

    傳統的前后臺方式設計的單片機程序是一個無限循環，循環中調用相應函數來完成相應操作是其后臺行為，而中斷服務程序處    

    理異步事件是其前臺行為。μCOS-II是一個實時多任務操作系統，是一個基于占先式內核的多任務調度平臺。作為一個模塊的CAN總線程序，在嵌入 μCOS-II之中，相對于前后臺方式而言，CPU的運行時間被μCOS-II依據調度算法按照不同的優先級分配給不同的任務模塊，各個任務程序在自己的運行時間內訪問CPU，這樣CAN總線的實時性更容易得到保證，同時各任務相對獨立，相互影響小，也便于對程序的調試，更重要的是如果要實現更為復雜的通訊協議時不用改變原有的程序結構，只需增加擴展部分的程序就可以進行功能擴展。

    本文中CAN總線如上所述采用主動方式發送和采用中斷方式接收數據，CAN中斷優先級高于其他任務的優先級。本文中數據發送建立一個獨立任務，它擁有自己的堆棧空間，可以被其他的任務和中斷服務子程序掛起或刪除。這個任務分配128個OS_STK的堆棧空間，在μCOS-II中OS_STK被定義為一個字長。

    系統建立了兩個任務(不包括統計和空閑任務)：起始任務Main_Task和發送任務CANSENDDATA_Task，優先級分別為10，12。在CAN控制器初始化和OS初始化后，建立起始任務Main_Task，OS開始運行，進入起始任務Main_Task，起始任務啟動時間節拍，并創建發送任務，然后進入掛起。發送任務進入運行態，當發送數據完成后，發送任務掛起。

    兩個任務在各自的延時結束后按照優先級先后進入運行態，若都在掛起狀態則系統的空閑任務進入運行。此過程中如果有接收中斷發生，則中斷服務將掛起正在運行的任務，并調用CAN數據接收函數，完成數據的接收，當此過程結束后恢復現場，繼續進行高優先級的任務。圖3是CAN通信模塊在μCOS-II中運行的系統結構框圖：
 

    本文利用上述思想所設計的CAN總線智能節點與ZLG USBCAN-1型CAN總線開發設備互相通信正常，從圖4可以看到數據接收和發送的順利進行。       

    結束語

    在S3C44B0上運行的μCOS-II中實現CAN總線智能節點，能夠克服傳統前后臺編程方法的弊端，并且提供模塊化、可移植性好、高實時性、易擴展的通信模塊，能夠大大減少產品的開發時間。

    本文作者創新點：

    一： 建立了S3C44B0和SJA1000的連接，使這兩種常用芯片得以配合使用。

    二： 建立起基于S3C44B0和μCOS-II的CAN總線智能節點模塊，為以后在μCOS-II操作系統中的CAN總線應用打下了基礎。

    參考文獻
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[3]  黃元峰，李育清，姜生元．基于μC/OS的嵌入式系統應用開發研究［J］．微計算機信息（嵌入式與SOC），2006年第22卷第2－2期：100-102。