基于uC/OS-II的远程多点温度监测系统

基于uC/OS-II的远程多点温度监测系统

       XBPSTACK EQU 1 ; //选用LARGE模式

       XBPSTACKTOP EQU 1000H ; //设置再入栈栈顶指针

       在移植过程中主要完成对以下五个文件的修改：与CPU相关的文件OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C、OS_CPU.H和与应用相关的文件OS_CFG.H、INCLUDES.H。

       其移植过程在这里不是重点，下面简要介绍与应用相关较紧密的部分设置。

0S-CPU.H：

       #define OS_CRITICAL_ METHOD 1 //中断方式1

       #if OS_CRITICAL_METHOD == 1

       #define OS_ENTER_ CRITICAL（） EA=0

       //关中断

       #define OS_EXIT_CRITICAL（） EA=1 //开中断

       #endif

OS_CFG.H：

       OSTimeDlyHMSM（）函数使应用程序无需知道延时时间对应的时钟节拍数，直接按小时、分、秒、毫秒来定义时间，方便对任务运行时间进行管理。

       #define OS_TIME_DLY_ HMSM_EN 1

       //允许使用函数OSTimeDly HMSM（）。

       由于每个嵌入式监测系统可以同时与多个PC机连接，向不同用户提供信息，因此可在OS_CFG.H头文件中定义一个包含各种连接信息的结构变量。当TCP报文到时，使用连接状态信息检查是否与已存在的连接相符，如果不存在则建立新的连接。这种处理可以使嵌入式监测系统同时处理来自同一或不同PC机的连接。

       typedef struct

       {

　　INT32U ipaddr;

　　INT16U port;

　　INT8U timer;

　　INT8U inactivity;

　　INT8U state;

　　char query［20］;

　　} CONNECTION;

       在ARP协议部分，嵌入式系统将收到的IP数据报的物理地址存放在一结构变量中。如果是向同一PC机发送数据报，不需要再次发送ARP请求就可得到目的主机的物理地址，减少了建立连接的时间。

　　typedef struct

　　{

　　INT32U ipaddr;

　　INT8U hwaddr［6］;

　　} ARP_CACHE;

       在其中设置每个嵌入式系统的MAC地址、IP地址、子网掩码和网关地址。

uC/OS-II中任务创建及优先级设置

       C8051F020的XRAM做输入/输出数据的内部缓冲区，RTL8019AS内部的16K SRAM做单片机的外部数据缓冲区，存储输入/输出以太帧队列。这样C8051020就可以采用查询方式读取以太帧，并有充足的时间处理数据。由于输入帧的大小不定，同时在ARP数据报发送或接收时，输出帧必须存在输出缓冲区中，因此，输入/输出数据缓冲区在C8051F020的XRAM中使用动态分配，由KEIL C51 提供的malloc（）和free（）函数完成。网页存储于单片机的FLASH存储器中。当嵌入式系统向PC机发送网页时，先将网页从FLASH存储器中取出放入XRAM，再根据用户请求进行整理后放入RTL8019AS的SRAM，并发送到以太网上。

作为网络服务器，C8051F020需要注意以下几点：

　　1） 服务器向一客户机发送ARP查询分组后，如果在0.5秒内未收到ARP响应分组，则重发。

　　2） 如果TCP连接在0.5秒内未被激活，则调用初始化断开连接程序，防止两个TCP之间的连接处理长时期空闲。

　　3） 为了控制丢失数据报，TCP在规定时间（0.5秒）内如果没有收到确认包 ，就重组这个包并发送 ，这样不需要占用存储区来存储包。当收到客户机接收到信息包的确认报后 ，就断开连接。

　　uC/OS-II对系统的管理是通过对任务的管理来实现的。它把整个程序分成许多任务，每个任务相对独立。然后在每个任务中设置超时函数，一旦任务的延时时间到，任务必须交出 CPU 的使用权。根据需要，系统中创建了5个任务，设置如下：

　　任务1：OSTaskCreate（eth_ arive，0，&mystack1［0］，4）;// 查询RTL8019AS，是否有以太帧到达。

　　OSTimeDlyHMSM（0，0，0，500）;// 延时0.5秒

　　任务2：OSTaskCreate（arp_ retran，0，&mystack2［0］，5）;//重发ARP分组

　　OSTimeDlyHMSM（0，0，1，0）; // 延时1秒

　　任务3：OSTaskCreate（tcp_ inact，0，&mystack3［0］，6）;// 初始化断开连接

　　OSTimeDlyHMSM（0，0，1，500）;// 延时1.5秒

　　任务4：OSTaskCreate（read _temp，0，&mystack3［0］，7）;// 读温度值

　　OSTimeDlyHMSM（0，0，2，0）; // 延时7秒

　　任务5：OSTaskCreate（tcp_ retran，0，&mystack3［0］，8）;//TCP数据报重发

　　OSTimeDlyHMSM（0，0，2，500）;// 延时2.5秒

结语

       将网络功能嵌入到温度监测系统中，可在网络中接入多个节点，每个节点连接多个单总线传感器，以此实现真正的多点温度监测，以满足用户的需要。由于DS18B20是单总线温度传感器，本身的温度测量有些延时，因此在传输温度数据时需要几秒钟的等待时间，但对整个系统的影响不大。采用嵌入式实时操作系统mC/OS-II，提高了系统的实时性和可靠性，有利于用户的管理和对温度的实时监测。

       用户可以利用广泛存在的以太网资源，通过浏览器直接访问节点，提高系统的开放性和互操作性，降低监控运行维护成本、提高监控运行维护效率。因此，基于嵌入式实时操作系统的嵌入式网络有着广阔的发展前景。