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基于AVR单片机的嵌入式系统的应用分析

中电网?? 2011年10月11日 ?? 收藏0

  2 AVRX系统的应用

  2.1 AVRX在不同型号AVR单片机上的移植

  下面以ATmega16为例,介绍移植工作。

  (1)编译器的选择

  由于AVRX的编者是在GNU推出的AVR-GCC编译器下编写的,所以选用AVR-GCC编译器可以大大提高AVRX在不同AVR单片机上的移植特性。

  (2)重新编译AVRX内核

  为了将应用程序成功编译,需要重新编译AVRX内核,重新编译包括下述步骤。

  ①重新修改AVRX源码的Makefile文件,需要修改的几处如下:

  ABSPATH=…/avrx /*更改AVRX原路径到实际路径下*/

  修改 MCU=8535

   AAVRMCU=1

   GCCMCU=at90s$(MCU)

   AVRXMCU=_AT90S$(MCU)_

  为ICCMCU=m16

   AAVRMCU=3

   GCCMCU=atmega16

   AVRXMCU=_AT90Mega16_

  ②重新修改AVRX源码的serialio.s文件,即根据不同的单片机修改串口部分的寄存器定义。需要增添如下代码:

   #if defined(UBRRL)

   #define UBRR UBRRL

   #endif

   #if defined(UBRRH)

   sts UBRRH,p1h

   #endif

  ③重新编译内核。具体做法是复制一个“令名提示符”到AVRX目录下,运行“命令提示符”,键入“makegcc”命令后运行就完成了AVRX内核的重新编译,会生成很多的.o文件和avrx.a文件。这些文件在以后的应用程序中会使用。

  至此就完成了AVRX在ATmega16单片机上的内核移植,接着就可以编写应用程序了。

  2.2 在AVRX上编写应用程序

  这时候要用一个新的makefile文件,同时自己的程序可以不和AVRX的内核在一个目录,但是要指出依赖文件的明确路径。makefile的框架可以采用Winavr的sample文件夹下的makefile文件框架,这里的难点其实还是makefile文件的语法问题。下面介绍应用程序的makefile文件在实例中需要修改或增加的代码:

  MCU=atmega16 /*微处理器的名字*/

  TARGET=test /*应用程序文件名*/

  GCCLIB=$(AVRX)/avrx/avrx.a

  GCCINC=-L-I$(AVRX)/avrx-I$(AVR)/avr/inc /*加上相关的库*/

  SCANF_LIB_MIN=-W1,-u,vfscanf-1scanf_min

  SCANF_LIB_FLOAT=-W1,-u,vfscanf-1scanf_flt

  SCANF_LIB /*设置sacnf函数库的类型,在不使用时可以注释掉,这样可以减小编译后的文件大小*/

  LDFLAGS+=$(PRINTF_LIB)$(SCANF_LIB)$(MATH_LIB) /*新增的连接器参数设定*/

  3 系统测试

  3.1 系统实时性测试

  在实时系统中,实时系统的实时性表现在系统对外部事件的响应能力上,系统通过中断来响应外部事件的发生,并且在用户中断程序中做的事要尽量少,把大部分工作留给任务去做,只是通过信号量或者信息机制来通知任务运行。Mega16的定时器2设为比较匹配输出模式,在匹配时间到了之后产生一定周期脉冲输出,并产生中断。设置定时器1为计数模式来计数产生的脉冲输出。通过定时器2的比较匹配中断服务子程序来发信号量通知任务运行,并在中断子程序中不开中断,而在任务得到信号后开中断,以实现中断处理与任务运行的同步,任务中对一个全局变量计数,以记录任务执行的次数。运行一段时间后,在设置的匹配时间里,任务的运行次数和定时器1的计数一样,则系统在这段时间里是能完全响应外部事件的,当定时器2的比较匹配时间设为大于23μs时,2个计数是相等的;当小于23μs时,定时器1计数值大于任务计数值,说明任务没有完全得到响应。这说明中断的进入和返回即系统对外部时间的响应和处理时间为23μs,远远大于其他操作系统在AVR单片机上移植后的响应时间。

  3.2 使用例程测试

  这里只对源文件中的几个例程先进行简单的编译,然后去掉不必要的代码,加入自己想测试的一些代码,进行了定时器控制模块,信号量和消息队列以其简单组合的测试,均在ATmega16上达到了预期的效果。

  4 心得体会

  ①AVRX的源码都是用汇编语言编写的,相对来讲代码效率很高,但是由于没有详细的API介绍文档,所以最好的入门方法就是先读懂RTOS的源码和例程,然后进行修改,再加上自己的代码逐渐熟练应用。

  ②AVRX需要分配的堆栈为35个字节加上任务代码需要的额外堆栈,具体的大小取决于每个进程用的本地变量个数。比较好的确定分配给任务堆栈大小的方法是:分配很大的堆栈(如70字节)运行一段应用程序后看堆栈到多深(因为GCC启动时把所有内存都清0了,这样很容易看到)。不过,为了安全起见,用编译器或仿真器在估计堆栈的顶端写入几个字节的0xFFFFF去验证到底达到了多少字节,然后分配给比测试结果多两个以上的字节给这个任务。

  ③启动的最后一个指令必须跳转到Epilog()。

  5 结论

  AVRX是一个不错的RTOS,最显著的特点就是内核小,速度快,编译后大概只需500~700字节,且基本的调度功能一个也不少。由于其代码公开,结合不同型号AVR单片机的特性,可以在此基础上进行系统的裁减和扩展,使之能达到更好的效果,本文为AVR嵌入式系统的应用提供了借鉴。


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AVR单片机? 嵌入式系统? RTOS? 移植?

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