本文討論了一種基于實時操作系統μC/OS-II的智能窗設計方法。

1系統功能

本系統功能如下：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，會發出刺耳的報警聲，把窗戶關閉，并發送一條短消息給住戶。

2硬件設計

CPU的選擇是嵌入式系統開發的關鍵所在。本系統的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μC/OS-II;51單片機在國內研究的較早，技術成熟。系統還包括電源、存儲、按鍵、煤氣、濕度、盜情、電機等基本模塊。系統架構如圖1所示。



3軟件設計

3.1 μC/OS-II簡介

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、就緒態、運行態、掛起態和被中斷態5種狀態。

3.2軟件方案

3.2.1 設計思路簡介

本設計的軟件和以往設計的前后系統不同，采用了多任務機制來設計應用程序。CPU對大多數事件的處理都是放在任務中完成，而各個任務都是由對應的信號量激活的。信號量可以由任務或外中斷INT0來發送，各個任務和外中斷INT0之間的關系如圖2所示。

圖2中的箭頭代表向相應的任務發送相應的信號量，箭頭的起始端為信號量發送方，箭頭的末端為信號量的接收方。

3.2.2系統任務和資源分配

μC/OS-II是一個實時多任務操作系統，所以把系統軟件分割成多個任務，每個任務負責完成部分工作，系統功能由多個任務協作完成。任務分配方案的好壞將直接影響軟件的編寫的效率和性能。本系統的任務分配如表1所示。

在起始任務中建立了一系列信號量來協調各個任務的執行，各信號量的作用如表2所示。


3.2.3 主要任務描述

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

起始任務(StartTask) 是系統建立的第一個任務，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;建立系統所要用到的信號量;建立系統的其他任務。

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送的。如果其他任務發送了該信號量，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送。