嵌入式技术课程报告红绿灯控制系统.docx
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嵌入式技术课程报告红绿灯控制系统
《嵌入式技术》课程报告
课题名称：
嵌入式技术
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年月日
基于μC/OS-II红绿灯控制模拟系统的设计和实现
学生指导老师
[摘要]红绿灯控制系统是当今现代社会必不可少的一种电子控制设备，属于最常见的实时嵌入式控制系统之一。
μC/OS-II是目前最流行的实时嵌入式操作系统之一，有便于移植、易于裁减、使用方便等特点，在各种工业和交通控制系统中得到了广泛的应用。
本文设计和实现了一个μC/OS-II的红绿灯控制系统，经过在PC平台上的仿真模拟，提高了最基本的交通控制功能。
关键词：
μC/OS-II，红绿灯控制系统，模拟仿真
1.系统需求
本系统需要实现两个方向的红绿灯控制。
在屏幕上用绿色的字母‘G’表示绿灯，红色的字母‘S’表示红灯。
在相应信号灯字母的下方，用数字表示该信号灯切换的剩余时间。
该时间每秒钟减一，减为零时，切换信号灯。
信号灯切换时间缺省为60秒。
某方向由红灯切换为绿灯时，应有3秒钟的缓冲时间，以确保另一方向的车辆安全通过。
即在切换信号灯时，有3秒钟的时间两个方向的信号灯都是红灯。
不能出现两个方向都是绿灯的情况。
用户可通过键盘输入信号灯切换时间，切换时间范围为20秒~120秒。
用户输入的数字以回车键结束。
对于错误的输入，系统可不作任何响应。
对于正确的输入，下次信号灯切换后，采用新输入的切换时间。
用户键入ESC键后，退出该模拟程序。
2.系统设计
采用μC/OS-II做为操作系统内核的原因。
μC/OS-II是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步（信号量，邮箱，消息队列）和内存管理等功能。
它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化.
μC/OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。
μC/OS-II绝大部分的代码是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。
至今，从8位到64位，μC/OS-II已在超过40种不同架构上的微处理器上运行。
μC/OS-II已经在世界范围内得到广泛应用，包括很多领域，如手机、路由器、集线器、不间断电源、飞行器、医疗设备及工业控制上。
实际上，μC/OS-II已经通过了非常严格的测试，并且得到了美国航空管理局（FederalAviationAdministration）的认证，可以用在飞行器上。
这说明μC/OS-II是稳定可靠的，可用于与人性命攸关的安全紧要（safetycritical）系统。
更重要的是,μC/OS-II的源码公开，便于移植和维护。
在这个系统中设计了两个任务Task1和Task2。
其中Task1的任务是接收键盘的输入，判断是否是回车，回车后结束，如果接收到字母的话不做任何响应，如果是数字的话要判断是不是在20到120之间，要不在此区间内则清空缓冲区，接受下一次输入，如果在区间内的话，则传递给Task2，同时在屏幕上显示下一次循环的时间。
如果是ESC的话则任务退出。
Task2用来设置交通灯的残留时间，初始值为60秒改变一次，当接收到Task1传来的值后，下一次循环按此值计数。
3.系统实现
3.1main函数说明
流程图
3.2各个任务的实现说明
Task1流程图
Task2流程图
4.程序源码
#include"includes.h"
/*
*******************************************************
定义常量
**************************************************
*/
#defineTASK_STK_SIZE512//任务堆栈长度
#defineTASK_START_ID0//任务的标示ID
#defineTASK_CLK_ID1
#defineTASK_1_ID2
#defineTASK_2_ID3
#defineTASK_START_PRIO10//任务优先级
#defineTASK_CLK_PRIO11
#defineTASK_1_PRIO13
#defineTASK_2_PRIO12
/*
*******************************************************
变量
**************************************************
*/
OS_STKTaskStartStk[TASK_STK_SIZE];//定义任务堆栈区
OS_STKTaskClkStk[TASK_STK_SIZE];
OS_STKTask1Stk[TASK_STK_SIZE];
OS_STKTask2Stk[TASK_STK_SIZE];
intLightTime;//定义了交通灯剩余的时间
intwaitTime;
intSetTime;//定义了交通灯的最大值
/*
*******************************************************
函数原形
**************************************************
*/
voidTaskStart（void*data）;
staticvoidTaskStartCreateTasks（void）;
staticvoidTaskStartDispInit（void）;
staticvoidTaskStartDisp（void）;
voidTaskClk（void*data）;
voidTask1（void*data）;
voidTask2（void*data）;
voidDisplayLight（intsem）;
voidDisplayLightS（void）;
voidDisplayLightG（void）;
voidDisplayLightBS（void）;
/*
*******************************************************
程序入口
**************************************************
*/
voidmain（void）
{
OS_STK*ptos;
OS_STK*pbos;
INT32Usize;
PC_DispClrScr（DISP_FGND_WHITE）;//清屏
OSInit（）;//初始化uCOS_II
PC_DOSSaveReturn（）;//保存Dos环境
PC_VectSet（uCOS,OSCtxSw）;//安装uCOS_II中断
PC_ElapsedInit（）;//初始化共用时间变量
ptos=&TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1];//TaskStart使用浮点数
pbos=&TaskStartStk[0];
size=TASK_STK_SIZE;
SetTime=60;//初始化了信号灯切换时间
OSTaskStkInit_FPE_x86（&ptos,&pbos,&size）;
OSTaskCreateExt（TaskStart,//创建任务StartTask
（void*）0,//给任务传递参数
ptos,
TASK_START_PRIO,//使任务的优先级别为0
TASK_START_ID,
pbos,
size,
（void*）0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR）;
OSStart（）;//启动多任务管理
}
/*
*******************************************************
开始任务
**************************************************
*/
voidTaskStart（void*pdata）
{
#ifOS_CRITICAL_METHOD==3//分配储存CPU状态的寄存器
OS_CPU_SRcpu_sr;
#endif
INT16Skey;
pdata=pdata;
TaskStartDispInit（）;//调用显示初始化函数
OS_ENTER_CRITICAL（）;//安装时钟tick
PC_VectSet（0x08,OSTickISR）;//安装时钟中断向量
PC_SetTickRate（OS_TICKS_PER_SEC）;//设置uCOS_II时钟频率
OS_EXIT_CRITICAL（）;
OSStatInit（）;//初始化统计任务
TaskStartCreateTasks（）;//调用函数创建各种任务
for（;;）{
TaskStartDisp（）;//更新显示（用于更新设置的参数）
if（PC_GetKey（&key））{//处理键盘响应
if（key==0x1B）{//如果按下Esc键则退出uCOS_II
PC_DOSReturn（）;
}
if（key==0x31）{//如果按下数字'1'键则将SetTime的全局变量加一
SetTime++;
if（SetTime>120）
SetTime=120;
}
if（key==0x32）{//如果按下数字'1'键则将SetTime的全局变量减一
SetTime--;
if（SetTime<20）
SetTime=20;
}
}
OSCtxSwCtr=0;
OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC）;//设置1秒钟的时延
}
}
/*
*******************************************************
界面显示函数
**************************************************
*/
staticvoidTaskStartDispInit（void）
{
PC_DispStr（0,0,"TrafficLightsSystem",DISP_FGND_WHITE+DISP_BGND_RED+DISP_BLINK）;
PC_DispStr（0,1,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,2,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,3,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,4,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,5,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,6,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,7,"||N-SLight:
[]",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,8,"||TimeRemain:
（s）",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,9,"____________________||______________________",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,10,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,11,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,12,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,13,"___________________________________________",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,14,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,15,"W-ELight:
[]||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,16,"TimeRemain:
（s）||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,17,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,18,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,19,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,20,"||",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,21,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,22,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,23,"",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
PC_DispStr（0,24,"<-PRESS'ESC'TOQUIT->",DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
}
/*
*******************************************************
初始化显示
**************************************************
*/
staticvoidTaskStartDisp（void）
{
char*arr;
intarrow[2]={49,50};
sprintf（arr,"SetTime:
%d（%cAdd,%cReduce）",SetTime,arrow[0],arrow[1]）;
PC_DispStr（0,23,arr,DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE）;
}
/*
*******************************************************
创建任务
**************************************************
*/
staticvoidTaskStartCreateTasks（void）
{
OSTaskCreateExt（TaskClk,
（void*）0,
&TaskClkStk[TASK_STK_SIZE-1],
TASK_CLK_PRIO,
TASK_CLK_ID,
&TaskClkStk[0],
TASK_STK_SIZE,
（void*）0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR）;
OSTaskCreateExt（Task1,
（void*）0,
&Task1Stk[TASK_STK_SIZE-1],
TASK_1_PRIO,
TASK_1_ID,
&Task1Stk[0],
TASK_STK_SIZE,
（void*）0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR）;
OSTaskCreateExt（Task2,
（void*）0,
&Task2Stk[TASK_STK_SIZE-1],
TASK_2_PRIO,
TASK_2_ID,
&Task2Stk[0],
TASK_STK_SIZE,
（void*）0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK|OS_TASK_OPT_STK_CLR）;
}
/*
*******************************************************
交通灯显示任务
**************************************************
*/
voidTask1（void*pdata）
{
intsem=0;
intchange=0;
INT8Uerr;
OS_STK_DATAdata;
INT16Utime;
INT8Ui;
char*ss=NULL;
chars[80];
INT32UT;
pdata=pdata;
for（;;）{
sprintf（ss,"%d",LightTime）;//将当前剩余时间转换成为字符串
PC_DispStr（56,8,ss,DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;//打印剩余时间
PC_DispStr（23,16,ss,DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;
if（LightTime<10）{//处理个位显示
PC_DispStr（57,8,"",DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;
PC_DispStr（24,16,"",DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;
}
if（LightTime<4）{//通过信号和change变量控制信号灯的逻辑
sem=1;
if（change&&LightTime==0）
change=0;
elseif（!
change&&LightTime==0）
change=1;
}
if（sem==1&&LightTime==0&&change==0）{
sem=0;
}
elseif（sem==1&&LightTime==0&&change==1）{
sem=2;
}
DisplayLight（sem）;
OSTimeDlyHMSM（0,0,1,0）;
}
}
/*
*******************************************************
显示交通灯状态
**************************************************
*/
voidDisplayLight（intsem）
{
if（sem==0）//按照传入信号量的不同设置显示的状态.
{
DisplayLightS（）;
}
elseif（sem==1）
{
DisplayLightBS（）;
}
elseif（sem==2）
{
DisplayLightG（）;
}
}
/*
*******************************************************交通灯显示红绿
**************************************************
*/
voidDisplayLightS（void）
{
PC_DispStr（57,7,"S",DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;
PC_DispStr（24,15,"G",DISP_FGND_LIGHT_GREEN+DISP_BGND_BLACK）;
}
/*
*******************************************************
交通灯显示绿红
**************************************************
*/
voidDisplayLightG（void）
{
PC_DispStr（24,15,"S",DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;
PC_DispStr（57,7,"G",DISP_FGND_LIGHT_GREEN+DISP_BGND_BLACK）;
}
/*
*******************************************************
交通灯显示红红
**************************************************
*/
voidDisplayLightBS（void）
{
PC_DispStr（57,7,"S",DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;
PC_DispStr（24,15,"S",DISP_FGND_LIGHT_RED+DISP_BGND_BLACK）;
}
/*
******************************
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