嵌入式技术课程报告红绿灯控制系统.docx

1、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 课题负责人名（学号）： 同组成员名单（角色）： 指导教师： 评阅成绩： 评阅意见： 提交报告时间： 年 月 日基于C/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。C/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C/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：C/

2、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

3、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C/OS-II做为操作系统内核的原因。C/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.C /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。C/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

4、位到6 4位，C/OS-II已在超过40种不同架构上的微处理器上运行。C/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，C/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（Federal Aviation Administration）的认证，可以用在飞行器上。这说明C/OS-II是稳定可靠的，可用于与人性命攸关的安全紧要（safety critical）系统。更重要的是,C/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

5、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3.1 main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*/#define TASK_STK_SIZE 512 / 任务

6、堆栈长度#define TASK_START_ID 0 / 任务的标示ID#define TASK_CLK_ID 1#define TASK_1_ID 2#define TASK_2_ID 3#define TASK_START_PRIO 10 / 任务优先级#define TASK_CLK_PRIO 11#define TASK_1_PRIO 13#define TASK_2_PRIO 12/*变量*/OS_STK TaskStartStkTASK_STK_SIZE; / 定义任务堆栈区OS_STK TaskClkStkTASK_STK_SIZE; OS_STK Task1StkTASK_S

7、TK_SIZE; OS_STK Task2StkTASK_STK_SIZE; int LightTime; / 定义了交通灯剩余的时间int waitTime;int SetTime; / 定义了交通灯的最大值 /*函数原形*/ void TaskStart(void *data); static void TaskStartCreateTasks(void);static void TaskStartDispInit(void);static void TaskStartDisp(void); void TaskClk(void *data); void Task1(void *data);

8、 void Task2(void *data); void DisplayLight(int sem); void DisplayLightS(void); void DisplayLightG(void); void DisplayLightBS(void);/*程序入口*/void main (void) OS_STK *ptos; OS_STK *pbos; INT32U size; PC_DispClrScr(DISP_FGND_WHITE); / 清屏 OSInit(); / 初始化uCOS_II PC_DOSSaveReturn(); / 保存Dos环境 PC_VectSet(uC

9、OS, OSCtxSw); / 安装uCOS_II中断 PC_ElapsedInit(); / 初始化共用时间变量 ptos = &TaskStartStkTASK_STK_SIZE - 1; / TaskStart使用浮点数 pbos = &TaskStartStk0; 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, TA

10、SK_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*/void TaskStart (void *pdata)#if OS_CRITICAL_METHOD = 3 / 分配储存CPU状态的寄存器 OS_CPU_SR cpu_sr;#endif INT16S key; pdata = pdata; TaskStartDispInit(); / 调用显示初始化函数 OS_ENTER_

11、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_I

12、I 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*/static void TaskStartDispInit (void) PC_DispStr(

13、 0, 0, Traffic Lights System , 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

14、_DispStr( 0, 5, | | , DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE); PC_DispStr( 0, 6, | | , DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE); PC_DispStr( 0, 7, | | N-S Light : , 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+

15、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);

16、 PC_DispStr( 0, 15, W-E Light : | | , 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_B

17、LACK+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, , DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE)

18、;/*初始化显示*/static void TaskStartDisp (void) char *arr; int arrow2 = 49,50; sprintf(arr,SetTime: %d ( %c Add, %c Reduce), SetTime,arrow0,arrow1); PC_DispStr( 0, 23, arr, DISP_BGND_BLACK+DISP_FGND_WHITE);/*创建任务*/static void TaskStartCreateTasks (void) OSTaskCreateExt(TaskClk, (void *)0, &TaskClkStkTASK

19、_STK_SIZE - 1, TASK_CLK_PRIO, TASK_CLK_ID, &TaskClkStk0, TASK_STK_SIZE, (void *)0, OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR); OSTaskCreateExt(Task1, (void *)0, &Task1StkTASK_STK_SIZE - 1, TASK_1_PRIO, TASK_1_ID, &Task1Stk0, TASK_STK_SIZE, (void *)0, OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR); OSTas

20、kCreateExt(Task2, (void *)0, &Task2StkTASK_STK_SIZE - 1, TASK_2_PRIO, TASK_2_ID, &Task2Stk0, TASK_STK_SIZE, (void *)0, OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);/*交通灯显示任务*/void Task1 (void *pdata) int sem = 0; int change = 0; INT8U err; OS_STK_DATA data; INT16U time; INT8U i; char *ss = NULL; char

21、s80; INT32U T; 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_BLAC

22、K); 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; else if (!change & LightTime = 0) change = 1; if (sem = 1 & LightTime = 0 & change = 0) sem = 0; else if (sem = 1 & LightTime = 0 & change = 1) s

23、em = 2; DisplayLight(sem); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0); /*显示交通灯状态*/void DisplayLight(int sem) if (sem = 0) / 按照传入信号量的不同设置显示的状态. DisplayLightS(); else if (sem = 1) DisplayLightBS(); else if (sem = 2) DisplayLightG(); /* 交通灯显示 红 绿*/void DisplayLightS(void) PC_DispStr(57, 7, S, DISP_FGND_LIGHT_RED + DISP

24、_BGND_BLACK); PC_DispStr(24, 15, G, DISP_FGND_LIGHT_GREEN + DISP_BGND_BLACK);/*交通灯显示 绿 红*/void DisplayLightG(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*/void DisplayLightBS(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);/*