基于Lonworks总线的嵌入式智能节点的设计

　　OS_CPU_C.C要求编写六个简单的c函数：OSTaskSiklnit()；OSTaskCreateHook()；OSTaskDelHook()；OSTaskSwHook()；OSTaskStatHook()；OSTimeTickHook()唯一必要的函数是OSTaskStklnit()，其它五个函数必须声明但没必要包含。对于OSTaskStklnit()而言，OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()通过调用OSTaskStkInit()来初始化任务的堆栈结构，OSTaskStkInit()返回堆栈指针所指的地址，OSTaskCreate()会获得该地址并将它保存到任务控制块(OS TCB)中。

　　CPU_ A.ASM要求编写四个简单的汇编语言函数：OSStartHighRdy()；OSCtxSw()；

　　OSIntCtxSw()；OSTickISR()。将所有与处理器相关的代码放到OS_CPU_C.C文件中，而不必放在一些分散的汇编语言文件中。

　　(1)OSStartHighRdy()：运行高优先级就绪任务函数OSStartHighRdy()必须调用OSTaskSwHook()，因为OSTaskSwHook()可以通过检查OSRunning而确定是OSStartHighRdy()在调用它(OSRunning为FALSE)还是正常的任务切换在调用它(OSRunning为TRUE)。OSStartHighRdy()还必须在最高优先级任务恢复之前和调用OSTaskSwHook()之后设置OSRunning为TRUE。

　　(2)OSCtxSw()、OSIntCtxSw()：上下文切换函数任务级的切换是通过发软中断命令来完成的，其中断向量地址必须指向OSCtxSw()。中断级的切换由OSIntExit()通过调用OSintCtxSw()来执行切换功能。

　　(3)OSTickISR()：定时中断函数OSTickISR()函数主要负责进人中断时保存处理器寄存器内容，完成任务切换退出时恢复处理器寄存器内容并返回，相当于中断服务程序的入口。

　　4 μc/os_Ⅱ与ShortStack的结合

因为μc/os_Ⅱ嵌入式操作系统代码和ShortStack应用程序代码的固有的特征，两者可以有机的结合在一起。μcos_Ⅱ由系统服务，如邮箱、内存管理、消息队列、信号量管理等，对于这些服务是在OS_CFG.h定义了的，当设计的系统要使用这些服务时只需要将定义的值改为1即可。将ShortStack应用程序中的常量定义全部放在OS_CFG.h中。这样可以同时对操作系统各种服务函数和ShortStack 的API和APP函数实现了裁减。

将ShortStack应用程序当作μcos_Ⅱ操作系统的一个任务运行。先定义堆栈，以便保存本任务在任务切换时单片机的寄存器的当前值，当μcos_Ⅱ下次调度到该任务运行时就可以从堆栈恢复CPU的值，从而该任务继续运行。程序如下：

　　OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE]; //任务Task1的任务堆栈

　　OS_STK ShortStackStk[TASK_STK_SIZE]; //ShortStack的任务堆栈

　　…　　//其他任务堆栈

　　Void main（void）

　　{

　　OSInit();

　　OSTaskCreat(Task1，（void *）0,& TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1],0);

　　OSTaskCreat(ShortStack，（void *）0,& ShortStackStk[0],2);

　　…　　//创建其他任务

　　OSStart();

　　return 0;

　　}

　　void ShortStack(void)

　　{

　　lonInit();

　　for(; ; )

　　{

lonEventHandler();//周期性调用检查是否有任何LonWorks事件要处理

　　}

　　}

　　由于μc/os_Ⅱ操作系统没有任何的硬件驱动，所以用户自己将ShortStack串口驱动、输入输出队列操作部分扩展为该操作系统的一部分。此外，系统可以添加其他特定的任务，通过系统调度，实现节点的合理利用，增加节点的实用性。如图4所示。

　　最后，将带有TP/FT-10F控制模块的MSP430F149芯片接入Gizmo4开发板，通过Nodebuilder开发工具编译，进入调试界面，利用LonMaker连接为两节点网络，测试两节点是否通讯。

图4 软件结构图

　　5 结束语

MSP430F149是16bit的RISC微处理器，该处理器特别适用于手持式设备以及高性价比、低功耗的网络设备，它集成了中断控制、功率控制、存储控制、UART、PWM、ADC等丰富的资源。由于工业、家庭网络化的需求，以及LonWorks总线便捷的入网方式，可以使该多用途智能节点分散自制，每个节点一方面分散地解决其特定的任务，另一方面通过点对点、点对多点的通讯，解决节点之间的信息传输，实现分散基础上的融合。上位机要完成对LON 网络的监控与管理功能，二者之间必须能进行动态数据交换。LON 总线技术还提供了DDE Server 软件。DDE Server 能够实现LON网络和任何具有DDE 功能的Windows 应用程序间交换网络变量和信息。系统提供给用户一个十分友好的人机界面，用户可通过上位机设置各节点实时运行情况以及历史运行记录、打印等。

本文作者创新点：运用ShortStack技术，设计了以MSP149为主处理器，Neuron芯片为微处理器的通用节点，与Lonworks总线实现通讯连接，并可扩展多种用途，具有很好的实用和经济价值。

　　参考文献

　　[1] David E．Simon著，陈向群等译，嵌入式系统软件教程[M]．北京：机械工业出版社，2005

　　[2] ShortStack User’s Guide，Echelon， 2002

　　[3] Jean J．Labrosse著，邵贝贝译，μC／OS_II源码公开的实时嵌入式操作系统[M]．北京：中国电力出版社，2001

　　[4] 胡大可 MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机[M]．北京：北京航空航天大学出版社 ，2001

　　[5] 贾慧潇，王振臣．基于LonWorks 的高性能温湿度测控系统[J]．微计算机信息，2006，8-1：30-34。