基于ARM和eCos的 嵌入式WEB服务器设计

　　系统的数据缓存RAM和程序存储器Flash为芯片自带，系统外接A／D转换器构成控制器。基于Cortex-M3核的最小系统框图如图1所示。

　　基于该平台，设计一个超温报警器。使用美国半导体Dalias公司的智能温度传感器DS18820采样，LCD显示温度数值，如果短时间内温度超出正常温度，蜂鸣器发出100 dB警报且LED灯闪烁示警。可以进一步在该平台上进行扩展，加入GPS和GPRS模块，当温度超出设定范围时，GPS将现场经纬度以及时间通过GPRS以短信方式发送给监控中心，GPRS模块自动拨打有关人员移动电话或固定电话报警。

　　3 MDK RL—RTX的配置与移植

　　RL—RTX在任务管理方面不仅支持抢先式任务切换，而且支持时间片轮转切换。在基于时间片的轮转任务机制下，CPIJ的执行时间被划分为若干时间片，由RL—RTX分配一个时间片给每个任务，在该时间片内只执行这个任务。当时间片到，在下一个时间片中无条件地执行另外一个任务。所有任务都轮询一次后，再回头执行第一个任务。

　　RL—RTX最多可以定义256个任务，所有任务都可以同时激活成为就绪态。RL—RTX用户任务具有表1所列的几个状态。

　　一般情况下，任务切换由时间片控制，但有时需要用事件控制任务切换。RL—RTX事件主要有超时(Timeout)、间隔(Interval)和信号(Signal)三种。

　　Timeout：挂起运行任务指定数量的时钟周期，调用OS_DLY_WAIT函数的任务将被挂起，直到延时结束才返回到Ready状态，并可被再次执行。延时时间由SysTick衡量，可以设置从1至OxFFFE的任何值。

　　第2步，在嵌入式应用程序的开发中使用RL—RTX内核，须对其进行配置。复制＼Keil＼ARM＼Startup目录下RTX_Config．c文件到工程文件夹并添加到工程中。该文件中，部分配置参数说明如表3所列。

　　基于Cortex—M3平台的超温报警器，可以设计3个任务并发，分别进行数据采集、数据处理和数据显示。3个任务较小，系统安排的任务栈足够使用，栈的容量以32位无符号整型定义，容量为64字。选择硬件平台片上定时器1。

　　DSl8820具有300 ms的更新速率，在采集数据过程中，通过多次采集取平均值，数据采集任务执行的时间为30 ms，数据处理任务执行时间为40 ms，数据显示任务执行时间为20 ms。根据公式，对响应时间的要求：t(响应时间)=N(进程数目)×q(时间片)。总体响应时间为90 ms，进程数目为3，因此时间片设置为30 ms合适。在任务OS_IDLE_DEMON()中添加休眠代码，空闲时系统休眠，降低功耗。

　　第3步，复制＼Keil＼ARM＼Startup下Retarget．c文件到工程文件夹中，并添加到工程中。

　　修改文件，使其包含如下内容：

　　该文件的目的是避免半主机方式软件中断，因为这时所有中断都由RL—RTX统一管理。半主机是用于ARM目标的一种机制，可将来自应用程序代码的输入／输出请求传送至运行调试器的主机。它由一组已定义的SWI操作来实现。库函数调用相应的SWI(软件中断)，然后调试代理程序处理SWI异常，并提供所需的与主机之间的通信。 [page]

　　任务初始化完毕后，3个任务都处于就绪状态。t_phase_ADC任务用来采样，多次采样取平均值，通过给任务t_phase_DEA发信号signal_func(t_phase_DEA)，唤醒t_phase_DEA任务。

　　os_evt_wait_and进行控制。该任务判断采样的数据是否在警戒温度范围内，如果出现温度异常，置标志位为1。执行完自身任务后，通过signal_func(t_phase_DIS)，将唤醒t_phase_DIS任务。

　　t_phase_DIS任务用来在LCD液晶屏上显示温度值。如果发现标志位为1，则LED灯闪烁和蜂鸣器高频报警。

　　4．2 应用设计测试

　　采用基本RMA可调度性测试。式1用来完成系统的基本RMA可调度性测试。

　　这里：Ci为与周期性任务i相关的最坏执行时间，Ti为与任务i相关的周期，n为任务的个数。

　　U(n)是利用系数，式1的右边是理论处理器利用率的上界。如果给定一组任务，其处理器利用率小于理论利用率上界，则这组任务是可调度的。U的值随n的增加而下降；当n的值为无限时，最终收敛于69％。

　　表4总结了使用RMA进行调度的3个任务的特性。

　　使用式1，该应用设计处理器利用率计算如下：

　　应用设计总的利用率是27．42％，低于78％的理论边界。此4个任务的系统是可调度的，该应用设计是成功的。

　　结 语

　　本文描述了如何在Cortex—M3上使用MDK RL—RTX的方法，并给出了一个简单的多任务应用设计。可以看出多任务的程序设计被大大简化了，它不但满足多个任务的时间要求，降低了开发难度，而且程序的可读性和可维护性也有了很大的提高。利用MDK RL—RTX构建的嵌入式工业控制系统具有成本低、性能高等特点，应用广泛，有着良好的发展前景。