隨著電子技術的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，智能窗已經越來越多地被用到了現(xiàn)代智能化建筑中，他提供住戶一個安全、方便的環(huán)境。據統(tǒng)計，在未來的幾年內，安裝智能窗的用戶將不斷增加。本文討論了一種基于實時操作系統(tǒng)μC／OS-II的智能窗設計方法。

1 系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)功能如下：手動按鈕開關窗戶；紅外遙控窗戶的開關；雨天能夠自動把窗戶關閉；檢測到可燃氣體自動把窗戶打開；遇有盜情，會發(fā)出刺耳的報警聲，把窗戶關閉，并發(fā)送一條短消息給住戶。CPU的選擇是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關鍵所在。本系統(tǒng)的CPU采用了ATMEL公司生產的AT89S51單片機。主要基于以下幾點考慮；相比其他CPU價格便宜；經過擴展后可以移植操作系統(tǒng)μC／OS-II；51單片機在國內研究的較早，技術成熟。系統(tǒng)還包括電源、存儲、按鍵、煤氣、濕度、盜情、電機等基本模塊。系統(tǒng)架構如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件設計

2.1 μc／os—II的移植

μC／OS-II是一個可移植（portable）、可固化的（rom-able）和占先式的（preempTIve）實時內核，最多可以管理64個任務。μC／OS-II的源代碼公開，絕大部分代碼使用標準的ANSIC書寫，所以可以方便地移植到很多不同種類的處理器或控制器上。μC／OS-II中的任務包括休眠態(tài)、就緒態(tài)、運行態(tài)、掛起態(tài)和被中斷態(tài)5種狀態(tài)。所謂移植就是編寫與處理器相關的代碼，分別是頭文件OS_CPU.H、匯編文件OS_CPU_A.ASM和C語言源文件OS_CPU_C.C。

①在OS_CPU.H中定義相關的宏，聲明LM3S615能夠識別的數(shù)據類型和堆棧增長方向。

②在OS_CPU_C. C中定義6個函數(shù)：OSTaskStklnit（）、OSTaskCreateHook（）、OSTaskSwHook（）、OSTaskDelHook（）、OSTaskStatHook（）、OSTimeTickHook（）。

③在0S_CPU_A.ASM中修改以下5個匯編函數(shù)：OS ENTER_CRITICAL（）、0S_EXIT_CRITICAL（）、OS_StartHighRdy、OSCtxSw、OSIntCtxSw。

④在主頭文件INCLUDES.H中增加OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和0S_CPU_A.ASM。

⑤在配置文件OS_CFG.H中定義最大事件數(shù)、最多內存分塊數(shù)、最多消息隊列數(shù)、最多任務數(shù)、最低任務優(yōu)先級、是否允許信號量使能、是否允許郵箱使能、是否允許消息隊列使能、時鐘節(jié)拍數(shù)以及其他的一些配置。通過修改這些設置，可對μC／OS—II進行裁減，使之適應本系統(tǒng)的具體需要。

2.2 μC／OS—II下多任務機制的實現(xiàn)

根據系統(tǒng)的功能模塊，可將整個系統(tǒng)劃分為幾個并行存在的任務來運行，各個任務完成相對獨立的功能。μC／OS—II是占先式操作系統(tǒng)，對任務的調度是按優(yōu)先權的高低進行的，優(yōu)先權的設置按照整個系統(tǒng)運行的時序來確定，對系統(tǒng)安全運行較重要和對實時性要求較嚴格的任務設成較高的優(yōu)先級。各任務優(yōu)先級由高到低依次為：煤氣處理任務、盜情處理任務、下雨處理任務、大風處理任務、紅外遙控任務、電機開窗任務、電機關窗任務、短信任務。在系統(tǒng)運行過程中，各任務的優(yōu)先級固定不變。CPU對大多數(shù)事件的處理都放在任務中完成，而各個任務由對應的信號量激活。信號量可以由任務或外部中斷來發(fā)送。

(1)任務建立和資源分配
在起始任務中建立了一系列信號量來協(xié)調各個任務的執(zhí)行，各信號量的作用如表2所示。

(2)主要任務描述　　首先建立一個主函數(shù)（main函數(shù)），在主函數(shù)中調用OSInit（）函數(shù)初始化μC／OS-II，然后建立第一個任務（起始任務），最后調用OSStart（）函數(shù)啟動多任務。當然，在建立主函數(shù)之前必須定義各個任務的堆棧，系統(tǒng)的全局變量和相關宏。主函數(shù)的程序清單如下：

起始任務（StartTask） 是系統(tǒng)建立的第一個任務，他主要有3個功能：完成對定時器、外中斷0和串行口的初始化；建立系統(tǒng)所要用到的信號量；建立系統(tǒng)的其他任務。

起始任務部分程序清單如下：

電機開窗任務（openwintask） 在電機開窗任務中首先等待信號量sem_open.該信號量是由煤氣處理任務、紅外遙控處理任務和手動開窗任務發(fā)送的。如果其他任務發(fā)送了該信號量，程序就設置電機轉動方向，并控制p3.4送出電機轉動脈沖，直到窗戶被打開。

電機關窗任務（closewintask） 該任務必須在信號量sem open有效時才會被激活。信號量sere_open有下雨處理任務、紅外遙控處理任務和手動關窗任務發(fā)送。

短信任務則要得到盜情處理任務發(fā)出的信號量sam_dq時被激活。系統(tǒng)采用門磁傳感器作為人室盜竊報警信號發(fā)生器。當窗戶被打開時，門磁的開關狀態(tài)發(fā)生變化，信號被發(fā)送到微處理器。微處理器檢測到信號輸入、控制GPRS模塊發(fā)送中文報警信息給戶主手機，戶主可根據短信及時報警，避免造成更大的損失。

3 小 結

完成了基于32位ARM微處理器LM3S615和嵌入式實時操作系統(tǒng)μc／os—II的嵌入式智能窗的設計開發(fā)，并為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供了一種解決方案。μc／os—II作為一個優(yōu)秀的RTOS已經被成功移植到多種體系結構的微處理器上。將其移植到ARM平臺上能夠更深刻地理解RTOS的構造，加快應用和開發(fā)。把μC／OS—II引入到智能窗控制系統(tǒng)的軟件設計中，使軟件的開發(fā)更具層次性，開發(fā)效率更高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、實時性更強，也更容易擴展。