基于AT91SAM9260的智能保密柜设计方案

　　μC/OS-Ⅱ操作系统本身没有对文件系统的支持，虽然μC/OS-Ⅱ具有良好的扩展性能，如果需要也可自行扩展对文件系统的支持，但毕竟会增加开发工作量。

Linux操作系统则具有完善的文件系统，并且具有网络优势，可以方便地支持网络文件系统且内嵌TCP/IP协议，这为Linux开发网络接入设备提供了便利。

(3)操作系统的移植

嵌入式操作系统必须经过移植才能够在不同的微处理器上运行。μC/OS-Ⅱ和Linux都提供了开源代码，其结构化设计也便于裁剪，所以它们都能够移植到新的处理器平台。

①μC/OS-Ⅱ的移植。移植μC/OS-Ⅱ操作系统，目标处理器必须满足以下要求：处理器的C编译器能产生可重入代码，且用C语言就可以打开和关闭中断;处理器有足够的存储容量作为多任务环境下的任务堆栈;处理器具备将堆栈指针和寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。所以μC/OS-Ⅱ的移植只需根据以上要求修改不同处理器之间的相关代码。

②Linux的移植。

首先进行系统初始化：关闭Watchdog，改变系统时钟，初始化存储控制器，将操作系统内核复制到内存中。这一系列操作称作BootLoa-der，通常移植U-boot来实现BootLoader的功能;其次进行Linux内核移植：下载内核源代码，对内核进行裁剪配置，编译内核生成镜像文件，下载到目标板;最后进行文件系统的移植：生成根文件系统目录，移植Busybox，生成镜像文件，下载到目标板。综上所述，μC/OS-Ⅱ和Linux二者都具有开源码和满足较高的实时性要求。μC/OS-Ⅱ是一种结构小巧的实时操作系统，其内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能，最小内核可编译至2 kB，全部功能编译后内核也仅占6～10 KB。虽然μC/OS-Ⅱ执行效率高，占用空间小，实时性能优良，可扩展性能强，但μC/OS-Ⅱ系统缺少对文件系统的支持，所以μC/OS-Ⅱ适用于存储资源比较有限的应用场合和小的控制系统。然而Linux具有多任务、可定制内核、完善的网络通信、图形及文件管理机制，可支持大量的外围硬件设备等功能，其性能高效稳定，开发及移植环境良好。鉴于该系统需完成多种任务控制和文件管理，且存储资源充裕，也考虑到以后的网络扩展，所以选用了Linux作为嵌入式操作系统。

2.2 任务层

基于Linux操作系统管理的应用程序，首先根据系统功能划分出相对独立的子功能模块，每个模块作为一个任务，每个任务又由若干子任务构成，任务之间的调度由Linux内核调度程序决定。该系统划分的任务包括：

①读/写UART0任务。主要负责与上位PC进行交互，解析并执行上位PC发来的控制命令，将执行后的结果返回给上位PC。

②读/写UART1摄像头任务。在使用者输入指纹时，选通指纹仪接收指纹数据，激活摄像头，对使用者进行拍照，在柜门关闭后选通RFID读写器，采集柜内文件ID信息，比对上次信息，从而得到此次操作后该使用者借出与归还物品的信息。

③记录任务。当UART1任务结束RFID读写器的采集任务后，该任务将使用者指纹信息、开关柜门时间、使用者头像和借出与归还文件ID等信息予以存储。

④开关柜门任务。识别指纹数据之后，将指纹数据与授权指纹库中的数据进行比较，匹配成功则执行开锁操作。

⑤报警任务。循环检测振动传感器，如果发现异常振动，将启动报警器。

编写好这些任务的代码，启动操作系统，则应用程序开始运行。若要扩展其他功能，只需增加相应的任务即可。

　　3 结语

实验结果表明，该系统满足了用户的保密需求，具有实时处理能力，功能扩展方便，所选用的Linux多任务实时操作系统在进程调度、文件系统管理等方面提供了很好的支持。