基于实时嵌入式操作系统mC/OS-II实现GPRS终端系统的设计
作者：杨金峰，叶敦范，余永宝
实时嵌入式操作系统mc/os-ii面向中小型嵌入式应用，包含全部功能模块的内核大约为10kb，ram的应用量主要与系统中的任务数有关。
gprs是在目前运行的gsm网络基础上发展起来的数据业务，可以采用与gsm同样的调制技术、频率，以及同样的tdma帧结构。利用现有的基站子系统（bss），gprs从一开始就可以提供全面的覆盖。
gprs终端系统的硬件组成
gprs终端系统主要由控制部分和gprs无线模块组成，如图1所示。
图1 gprs终端的硬件组成原理
为了适应嵌入式技术在gprs通信中的应用，系统的控制部分采用了s3c44b0x芯片。
s3c44b0x是16/32位risc微处理器， 为手持设备和通常应用提供了一种高性价比的解决方案。
s3c44b0x具有丰富的片内资源，可以通过串行接口操作gprs模块，操作指令为at命令集。
gprs无线模块采用了sim300，该模块支持gprs的语音、数据和短信息功能，内嵌tcp/ip协议。该模块主要由射频天线、内部flash、sram、gsm基带处理器、匹配电源和一个60脚的zif插座组成。其中，gsm基带处理器是核心部件，其作用相当于一个协议处理器，用来处理外部系统通过串口发送过来的at指令。gprs模块接收速率可达86.2kbps，发送速率达21.5kbps，易于集成。
mc/os-ii的移植
mc/os-ii是一个移植性很强的操作系统，其源代码分为硬件无关和硬件有关两个部分，移植时只需修改与硬件有关的部分。移植mc/os-ii到s3c44b0x 上，需做以下工作：
（1） 修改数据类型
为保持与平台的无关性，mc/os-ii使用经过宏定义的通用类型，如int16u，表示16 位无符号数。在移植时，要把它们映射成正确的类型。
（2） 进入和退出临界段
用关闭和打开中断的方式，实现进入临界段函数os_enter_critical（）和退出临界段函数os_ex2it_critical（）。
（3） 设置堆栈生长方向
不同的处理器堆栈的生长方向不同，对s3c44b0x来说，其生长方向可以向上也可以向下。但是，由于编译器ads仅支持堆栈从上往下长，并且必须是满递减堆栈，所以这里要设置的实际使用方向为向下增长，即
#define os_str_growth 1;
（4） 任务的切换和调度
进行任务的切换和调度有两种方法，一是当前运行的任务主动调用os_sched（） ，判断是否有更高优先级的任务要运行，如果有就将其切换到就绪态，然后调用os_task_sw（） ，产生一个软中断，中断向量指向函数osintctxsw（） ，在其中修改任务堆栈，运行新的任务。二是产生硬件中断后，在中断处理函数中调用osintex（）。
在上述过程中，产生软中断和修改任务堆栈的代码都是与处理器相关的， s3c44b0x 的软中断汇编指令是swi ，压栈和出栈的汇编指令分别是stm和ldm。
（5） 堆栈的初始化
mc/os-ii在创建任务时会调用ostaskstkint（） 函数对任务堆栈进行初始化，这里需要将堆栈设置成和产生中断后的形式一样，一般包括任务起始地址、中断返回地址、cpu 寄存器等内容。另外，还要保证任务是运行在特权模式下，而不是用户模式下。
（6） 时钟节拍中断
mc/os-ii用时钟节拍中断实现时间延迟和超时功能，定时频率一般在10hz“100hz。设置定时器的代码与cpu 相关，中断向量必须指向mc/os-ii时钟节拍中断服务子程序ostickisr（） 。
系统的流程和任务的组成
本系统中，首先调用osinit（），初始化mc/os-ii所有的变量和数据结构，再调用arm_init（）初始化微控制器的定时器及串口等硬件，通过调用ostaskcreate（），依次创建各个任务，最后调用osstart（）启动系统，开始多任务调度。整个系统控制程序模块及流程如图2所示。
图2 系统控制程序模块及流程
整个系统中的任务包括arm控制部分的键盘扫描、lcd显示任务和通信任务以及gprs终端功能的短消息任务，语音通话任务等。因此，在mc/os-ii系统中的任务主要包括：
键盘扫描任务task_sys_key scan（），包括4×4键盘部分的扫描识别keyscan（），以及对应按键功能编码的实现keyscan_code（）等。
lcd显示任务task_sys_ lcddis（），包括背景内容显示display_context（）、输入内容显示display_input（）、输出内容显示display_output（）等。
通信任务task_sys_ communication（），除了包括系统和主机进行通信的函数host_msg（），以实现通过电脑进行系统操作，还有各个任务之间相互通信的处理msg_tasl（）。
话音通话任务task_sys_ telephone（），其中包括电话呼叫gprs_phone_call（）、电话接听gprs_phone_recevie（）等。 另外，还包括系统短信收发任务。
根据系统进行gprs短消息通信和语音通信的功能要求，设置各个任务的优先级如表1所示。
结语
mc/os-ii实时操作系统是开放源代码且得到实际验证的软件平台，而s3c44box具有强大的32位risc性能，基于此软件及硬件平台对gprs模块进行设计，能大量减轻研发任务，提高研发速度，为在短时间内实现gprs终端系统设计创造良好条件。
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gprs终端系统的硬件组成
gprs终端系统主要由控制部分和gprs无线模块组成，如图1所示。
图1 gprs终端的硬件组成原理
为了适应嵌入式技术在gprs通信中的应用，系统的控制部分采用了s3c44b0x芯片。
s3c44b0x是16/32位risc微处理器， 为手持设备和通常应用提供了一种高性价比的解决方案。
s3c44b0x具有丰富的片内资源，可以通过串行接口操作gprs模块，操作指令为at命令集。
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（2） 进入和退出临界段
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（3） 设置堆栈生长方向
不同的处理器堆栈的生长方向不同，对s3c44b0x来说，其生长方向可以向上也可以向下。但是，由于编译器ads仅支持堆栈从上往下长，并且必须是满递减堆栈，所以这里要设置的实际使用方向为向下增长，即
#define os_str_growth 1;
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