μC/OS-II的多任务信息流与CAN总线驱动

邮箱的概念和管道（管线）有相似的定义，一个任务或者中断服务子程序向另一个任务发送一个指针型的变量，该指针指向一个包含了特定"消息"的数据结构。在源端的任务只能向邮箱写，在目的端的任务只能从邮箱读。邮箱传输流数据，即连续的字节串或流。因此，访问一个邮箱就像是访问一个顺序文件。邮箱可以用来通知一个事件的发生（发送一条信息），也可以用来共享某些资源，这样邮箱就被当成一个二值信号量。

　　图3为邮箱信息流的演示说明。

　　① CanSendMessageProcess任务将计算好的数据发送给CanSendMessage任务，然后进入就绪态等待应答信号。CanSendMessage在接收的同时发送应答握手信号给CanSendMessageProcess，确认信息接收完毕。

　　②CanSendMessage任务将CanSend MessageProcess任务发送来的信息发送到CAN总线，发送结束后进入就绪态等待下一次传输工作。

　　③ CanReceiveMessage任务接收来自总线的信息流，将接收到的信息发送到Can 　ReceiveMessageProcess任务，进入就绪态等待应答信号。

　　④ CanReceiveMessageProcess任务收到信息后发送应答握手信号。

　　（3）信号量通信机制

　　信号量（semaphore）是一种约定机制：两个或多个任务通过简单的信号进行合作，一个任务可以被迫在某一位置停止，直到它接收到一个特定的信号。在多任务内核中普遍将信号量用于：

　　◇ 标志某事件的发生；

　　◇ 控制共享资源的使用权（满足互斥条件）；

　　◇ 使两个任务的行为同步。

　　信号量主要实施三种操作：

　　◇ 一个信号量可以初始化为非负数；

　　◇ 等待（wait）操作使信号量减1。如果值变成负数，则执行等待的任务被阻塞。

　　◇ 得到CPU使用权的任务singal操作使信号量加1。如果值不是正数，则被等待操作阻塞的任务被解除阻塞。

　　为了满足信息传递过程中实时高效的原则，在消息队列中部分地引入信号量的概念。也就是CanSendMessageProcess任务，把若干个字节的信息一次性地发送到消息队列，令信号量加1并由运行态进入等待挂起状态。在CanSendMessage任务获得信号量后进入就绪态，等待CPU的使用权进入运行态。进入运行态后，该任务使信号量减1并从消息队列中取出信息后通过I/O端口发送到CAN总线。CanReceiveMessage任务和CanReceive MessageProcess任务执行与上面相反的操作。这个实例说明了信号量用于标志某事件的发生。（见图2。）

2 μC/OS-II的中断处理

　　μC/OS-II中，中断服务程序一般用汇编语言来写。以下是中断服务程序的示意代码。

　　用户中断服务程序:

　　保存全部CPU寄存器；

　　调用OSIntEnter或OSIntNesting直接加1；

　　执行用户代码做中断服务；

　　调用OSIntExit；

　　恢复所有CPU寄存器；

　　执行中断返回指令；

　　这里μC/OS-II提供了两个ISR与内核的接口函数：OSIntEnter和OSIntExit。OSIntEnter通知μC/OS-II内核，中断服务程序开始运行了。实际上，此函数做的工作是把一个全局变量OSIntNesting加1。在x86等有累加指令的CPU中，可以用指令代替OSIntEnter：

　　INC BYTE PTR OSIntNesting

　　此中断嵌套计数器可以确保所有中断处理完成后再作任务调度。另一个接口函数OSIntExit则通知内核，中断服务已结束。根据相应情况，返回被中断点（可能是一个任务或者被嵌套的中断服务程序）或由内核作任务调度。

　　用户编写的ISR必须被安装到某一位置，以便中断发生后，CPU根据相应的中断号运行准确的服务程序。许多实时操作系统都提供了安装、卸载中断服务程序的API接口函数，有些成熟的RTOS甚至对中断控制器的管理都有相应的API函数。但 μC/OS-II内核没有提供类似的接口函数，需要用户在对应的CPU移植中自己实现。这些接口函数与具体的硬件环境有关，接下来PC体系下的中断处理对此有详细的说明。

　　
3 PC体系下的中断

　　X86系列的处理器可支持256个中断，并用向量表的方法来关联每个中断和相应ISR的位置。在实模式下，中断向量表（IVT）存于内存的低端1K。每个向量表条目占4字节，保存一个ISR的段地址和偏移信息。PC系统使用两个级联的可编程中断控制器82C59A。一个82C59A能连接8个硬件中断，编号为IRQ0~IRQ7。 PC总共可管理15个外部中断源，PC的中断控制器如图4所示。（关于82C59A的详细使用可参见有关资料。）

　　在μC/OS下，CAN总线I/O端口中断向量设置伪代码：

　　void CanInitHW(UI segment,BYTE Irq0,BYTE Irq1){
　　保存原有的中断向量
　　保存掩码寄存器的值
　　使82C59A的掩码寄存器（0x21）各位置1，关闭中断输入
　　关闭CPU中断
　　设置新的中断向量
　　正在服务的中断禁止再次响应服务(假定当前服务中断是IRQ5)
　　开CPU中断
　　清除82C59A的掩码寄存器（0X21、0XA1）各位，开启中断输入
　　}