嵌入式實習報告

..XX：XX：班級：學號：信息科學與工程學院2014-01-15引言1、嵌入式的概述：隨著信息化技術(shù)的開展和數(shù)字化產(chǎn)品的普及，以計算機技術(shù)、芯片技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的嵌入式系統(tǒng)再度成為當前研究和應用的熱點，通信、計算機、消費電子技術(shù)〔3C〕合一的趨勢正在逐步形成，無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無所不在的計算〔everythingconnecting,everywhereputing〕正在將人類帶入一個嶄新的信息社會。2、嵌入式的歷史與現(xiàn)狀：雖然嵌入式系統(tǒng)是近幾年才開場真正風行起來的，但事實上嵌入式這個概念卻很早就已經(jīng)存在了，從上個世紀70年代單片機的出現(xiàn)到今天各種嵌入式微處理器、微控制器的廣泛應用，嵌入式系統(tǒng)少說也有了近30年的歷史?？v觀嵌入式系統(tǒng)的開展歷程，大致經(jīng)歷了以下四個階段：2.1、無操作系統(tǒng)階段嵌入式系統(tǒng)最初的應用是基于單片機的，大多以可編程控制器的形式出現(xiàn)，具有監(jiān)測、伺服、設(shè)備指示等功能，通常應用于各類工業(yè)控制和飛機、導彈等武器裝備中，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，只能通過匯編語言對系統(tǒng)進展直接控制，運行完畢后再去除存。這些裝置雖然已經(jīng)初步具備了嵌入式的應用特點，但僅僅只是使用8位的CPU芯片來執(zhí)行一些單線程的程序，因此嚴格地說還談不上"系統(tǒng)"的概念。2.2、簡單操作系統(tǒng)階段20世紀80年代，隨著微電子工藝水平的提高，IC制造商開場把嵌入式應用中所需要的微處理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件統(tǒng)統(tǒng)集成到一片VLSI中，制造出面向I/O設(shè)計的微控制器，并一舉成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中異軍突起的新秀。與此同時，嵌入式系統(tǒng)的程序員也開場基于一些簡單的"操作系統(tǒng)"開發(fā)嵌入式應用軟件，大大縮短了開發(fā)周期、提高了開發(fā)效率。2.3、實時操作系統(tǒng)階段20世紀90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進一步飛速開展，而面向?qū)崟r信號處理算法的DSP產(chǎn)品那么向著高速度、高精度、低功耗的方向開展。隨著硬件實時性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴大，逐漸形成了實時多任務(wù)操作系統(tǒng)〔RTOS〕，并開場成為嵌入式系統(tǒng)的主流。2.4、面向Internet階段21世紀無疑將是一個網(wǎng)絡(luò)的時代，將嵌入式系統(tǒng)應用到各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中去的呼聲自然也越來越高。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，隨著Internet的進一步開展，以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等的結(jié)合日益嚴密，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合才是嵌入式技術(shù)的真正未來。3、學習目的：以培養(yǎng)培養(yǎng)實際的嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計能力和創(chuàng)新為主要目的，通過實習，根本掌握嵌入式系統(tǒng)應用系統(tǒng)的設(shè)計方法、調(diào)試技術(shù)及創(chuàng)新能力等技能。課題設(shè)計嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的概述根據(jù)IEEE的定義：嵌入式系統(tǒng)是"用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置。〞通俗定義：嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術(shù)為根底，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)〔EmbeddedOperatingSystem，簡稱：EOS〕是指用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)負責嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。它必須表達其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來到達系統(tǒng)所要求的功能。目前在嵌入式領(lǐng)域廣泛使用的操作系統(tǒng)有：嵌入式Linux、WindowsCE、μC/OS-II、VxWorks等，以及應用在智能手機和平板電腦的Android、iOS等。STC15F2K60S2硬件平臺STC15系列最小系統(tǒng)板，以宏景STC15F2K60S2單片機為核心，STC15F2K60S2功能簡介如下，具體可參考相關(guān)數(shù)據(jù)手冊[2]。1)、STC15為1T單片機即晶振速度既是主頻速度2)、工作電壓STC15F2K60S25V單片機5.5v-3.8v3)、60Kflash存儲空間4)、2048字節(jié)即2KSRAM5)、1KEEPROM存儲空間6)、共8通道10位高速ADC速度可達30萬次/秒3路PWM還可當3路D/A使用7)、共3通道捕獲/比擬單元〔CCP/PWM/PCA〕8)、部高可靠復位8級可選擇復位門檻電壓可省去外部復位電路9)、支持部高精度R/C時鐘，可選擇〔5.5296MHz、11.0592MHz、22.1184MHz、33.1776MHz〕10)、兩組高速異步串行通信端口〔可同時使用〕即雙串口可在5組管腳之間進展切換分時復用可當5組串口使用!11)、一組高速異步串行SPI總線在讀SD卡NRF24L01flash芯片即擴展IO等均可使用12)、低功耗設(shè)計：低速模式，空閑模式，掉電模式/停機模式13)、共6個定時器/計數(shù)器3個16位可重裝載定時器/計數(shù)器〔T0/T1/T2其中T0/T1兼容普通8051的定時器/計數(shù)器〕，并均可獨立實現(xiàn)對外可編程時鐘輸出〔3通道〕，3路CPP/PWM/PCA還可再實現(xiàn)3個定時器。14)、可編程時鐘輸出功能〔對部系統(tǒng)時鐘或?qū)ν獠抗苣_的時鐘輸入進展時鐘分頻輸出〕15)、硬件看門狗〔WDT〕16)、先進的指令集構(gòu)造兼容普通8051指令集有硬件乘法/除非指令17)、42個通用I/O口復位后為：準雙向口/弱上拉〔普通8051傳統(tǒng)I/O口〕可設(shè)置四種模式。μC/OS-II操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ是一個源代碼開放、可剪裁、構(gòu)造小巧、搶先式的實時操作系統(tǒng)，主要用于中小型嵌入式系統(tǒng)中，執(zhí)行效率高、占用空間小、可移植性強，具有良好的實時性能和可擴展性，最多支持64個任務(wù)，可運行在大局部嵌入式微處理器上。μC/OS操作系統(tǒng)的特點μC/OS是一個完成的，可移植、可固化、可裁減的搶占式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)核。主要用ANSI的C語言編寫，少局部代碼是匯編語言。μC/OS主要有以下特點：1)、可移植性可以移植到多個CPU上，包括三菱單片機。2)、可固化可以固化到嵌入式系統(tǒng)中3〕、可裁減可以定制μC/OS，使用少量的系統(tǒng)效勞4)、可剝奪性μC/OS是完全可剝奪的實時核，μC/OS總是運行優(yōu)先級最高的就緒任務(wù)。5〕、多任務(wù)運行μC/OS可以管理最多64個任務(wù)。不支持時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法，所以要求每個任務(wù)的優(yōu)先級不一樣。6)、可確定性μC/OS的函數(shù)調(diào)用和系統(tǒng)效勞的執(zhí)行時間可以確定。7〕、任務(wù)棧每個任務(wù)都有自己的單獨的棧，而且每個任務(wù)棧空間的大小可以不一樣。8)、系統(tǒng)效勞μC/OS有很多系統(tǒng)效勞，如信號量、時間標志、消息、消息隊列、時間管理等等。基于STC15F2K60S2單片機的μC/OSII的移植μC/OS-II可以大致分成核心、任務(wù)處理、時間處理、任務(wù)同步與通信，CPU的移植等5個局部。1)核心局部(OSCore.c)是操作系統(tǒng)的處理核心，包括操作系統(tǒng)初始化、操作系統(tǒng)運行、中斷進出的前導、時鐘節(jié)拍、任務(wù)調(diào)度、事件處理等多局部。能夠維持系統(tǒng)根本工作的局部都在這里。2)任務(wù)處理局部(OSTask.c)任務(wù)處理局部中的容都是與任務(wù)的操作密切相關(guān)的。包括任務(wù)的建立、刪除、掛起、恢復等等。因為μC/OS-II是以任務(wù)為根本單位調(diào)度的，所以這局部容也相當重要。3)時鐘局部(OSTime.c)μC/OS-II中的最小時鐘單位是timetick〔時鐘節(jié)拍〕。任務(wù)延時等操作是在這里完成的。4)任務(wù)同步和通信局部為事件處理局部，包括信號量、、隊列、事件標志等局部；主要用于任務(wù)間的互相聯(lián)系和對臨界資源的訪問。5)與CPU的接口局部是指μC/OS-II針對所使用的CPU的移植局部。由于μC/OS-II是一個通用性的操作系統(tǒng)，所以對于關(guān)鍵問題上的實現(xiàn)，還是需要根據(jù)具體CPU的具體容和要求作相應的移植。這局部容由于牽涉到SP等系統(tǒng)指針，所以通常用匯編語言編寫。主要包括中斷級任務(wù)切換的底層實現(xiàn)、任務(wù)級任務(wù)切換的底層實現(xiàn)、時鐘節(jié)拍的產(chǎn)生和處理、中斷的相關(guān)處理局部等容。μC/OS-II應用軟件設(shè)計此次應用軟件設(shè)計我們設(shè)計了三個應用,分別是：1、閃爍運行指示燈2、1602顯示3、串口通訊收發(fā)流程圖閃爍運行指示燈開場開場輸出"輸出"1〞，熄滅延時延時輸出"輸出"0〞，點亮延時延時1602顯示LCD初始化延時開場LCD初始化延時開場顯示第一行內(nèi)容設(shè)置第一行顯示位置顯示第一行內(nèi)容設(shè)置第一行顯示位置設(shè)置第二行顯示位置顯示第二行內(nèi)容設(shè)置第二行顯示位置顯示第二行內(nèi)容③串口通訊收發(fā)串口：接收線程從串口獲取數(shù)據(jù)接收線程：將數(shù)據(jù)打包放入緩存并通知處理線程串口：接收線程從串口獲取數(shù)據(jù)接收線程：將數(shù)據(jù)打包放入緩存并通知處理線程緩存緩存處理線程收到通知后，從Wait處理線程收到通知后，從Wait〔〕中醒來，然后讀取緩存中數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理線程數(shù)據(jù)處理線程代碼附錄&main.c代碼：#include"includes.h"http://運行燈sbitLED1=P3^2;sbitLED2=P5^5;//定義任務(wù)堆棧OS_STKTask1Stk[MaxStkSize+1]; //注意：我在ASM文件中設(shè)置"STACK空間為40H即64OS_STKTask2Stk[MaxStkSize+1];OS_STKTask3Stk[MaxStkSize+1];//變量//OS_EVENT*FirstSem;INT8Uerr;voidInitTime0(void)reentrant{TMOD&=0xF0; TMOD|=0x01;//定時器0：模式1(16位定時器)，僅受TR0控制；定時器1：波特率發(fā)生器//TH0=0xDC;//定義Tick=100次/秒(即0.01秒/次),TH,TL值與CPU的頻率有關(guān)(11.0592M)//TL0=0x00; //OS_CPU_C.C中定時器中斷響應也要設(shè)置，OS_CFG.H中OS_TICKS_PER_SEC也有關(guān)系TR0=1; //必須啟動}//喂狗硬件看門狗voidFeed_WDT(void)reentrant{ WDT_CONTR=0x3f;//EN_WDT=1,CLR_WDT=1,IDLE_WDT=0,PS2=0,PS1=0,PS0=0 H_DOG=~H_DOG;}voidTask1(void*ppdata)reentrant{ ppdata=ppdata; ET0=1;//根任務(wù)開時鐘節(jié)拍中斷重要?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。or(;;){LED1=~LED1;OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC);//延時1s//OSSemPost(FirstSem); }}voidTask2(void*ppdata)reentrant{ ppdata=ppdata; while(1){ Process_Uart();LED2=~LED2;OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/20); Feed_WDT();}}voidTask3(void*ppdata)reentrant{ ppdata=ppdata; for(;;) {// OSTimeDlyHMSM(0,0,10,0); LCD1602_write_string(LCD1602_LINE1,0,"ZHOUJIE&");LCD1602_write_string(LCD1602_LINE2,0,"TANGQILUO"); OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC);}}voidmain(void){initial_lcd1602(); OSInit(); InitTime0(); InitSerial(); Feed_WDT();// FirstSem=OSSemCreate(0);//定義一個信號量OSTaskCreate(Task1,(void*)0,&Task1Stk[0],0);//優(yōu)先級OSTaskCreate(Task2,(void*)0,&Task2Stk[0],1); OSTaskCreate(Task3,(void*)0,&Task3Stk[0],4); OSStart();}串口通信關(guān)鍵代碼：voidProcess_Uart(void) reentrant{ INT8UCMD=0xff; //Feed_WDT(); if(gRec_Flag1) { OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/10); //100ms Send_Str_Uart1(RxBuf,20); Clear_Buf(RxNum); gRec_Flag1=0; RxNum=0; }}結(jié)論實習中的經(jīng)歷教師上課講的實驗時必須注意的幾點非常重要，例如電路板和手掌的靜電，啟動電源開關(guān)對端口的