基于上述問題，本文基于μC/OS-II實時操作系統，設計了線控轉向中FlexRay總線的通信部分。在滿足實時性要求的基礎上，利用其多任務的特點，節約了系統資源，避免了死鎖問題的出現，并增加了通信故障檢測報警功能，為今后開發線控轉向系統奠定了基礎。

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　　為了滿足汽車線控技術的需求，FlexRay聯盟于2005年發布了FlexRay總線協議。其主要特點有：雙通道傳輸，每個通道的傳輸速率高達lO Mb／s；具有靈活的使用方式，支持多種網絡拓撲結構；負載率高；提供冗余機制。

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　　從開放式系統互連參考模型角度來看，FlexRay通信協議定義了四層結構：物理層、傳輸層、表示層和應用層，各層功能描述見表1。表示層中，通信狀態切換控制整個FlexRay通信的運行過程，具有十分重要的作用。

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　　FlexRay協議操作控制(Proposal Operation Control，POC)將通信狀態分為幾種狀態，分別為：配置狀態(默認配置、配置)；就緒狀態；喚醒狀態；啟動狀態；正常狀態(正常主動、正常被動)；暫停狀態。其狀態轉換圖如圖1所示。當控制器主機接口(Controller Host InteRFace，CHI)給通訊控制器(CC)發送命令后，CC從暫停狀態進入默認配置狀態，滿足配置條件后進入配置狀態，完成網絡初始化和節點通信任務初始化；之后可以進入就緒狀態，完成節點內部通信設置，如果沒有滿足通信就緒條件，就返回配置狀態繼續配置；在就緒狀態，CC可以發送喚醒幀，喚醒網絡中沒有在通信的節點，也可以獲得CPU的啟動通信命令，完成與FlexRay網絡時鐘同步；啟動成功后進入正常狀態，完成數據的收發；當出現錯誤時，可由正常狀態進入暫停狀態，重新等待CHI命令。

　　由此可見，控制器需要按照POC狀態進行相應操作，因此會出現對POC狀態的循環檢測，容易造成程序死鎖以及占用大量系統資源。按照操作系統的介紹，其任務是以循環的形式存在的，因此可以將檢測POC狀態放入任務中單獨執行，通過操作系統進行任務調度，可以避免影響到其他任務中程序的運行，并且提高程序的執行效率。

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　　2 基于MC9S12XF512的μC／OS-Ⅱ移植

　　μC／OS-Ⅱ是源碼公開的操作系統，具有執行效率高、占用空間小和實時性能優良等特點。利用該操作系統的任務機制，設計實現Flex-Ray協議，可以大大提高系統的實時性和穩定性，并且可以避免檢測POC狀態時的死鎖現象。

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　　目前市場上支持FlexRay通信的單片機較少，只有Freescale公司的技術比較成熟。考慮到成本問題，選擇16位單片機MC9S12XF512作為系統控制器芯片。操作系統的使用首先要解決的就是移植問題。根據μC／OS-Ⅱ的文件結構，移植時需要對OS_CPU．H，(OS_CPU_A．ASM和OS_CPUC．C三個文件進行修改，以適合MC9S12xF512芯片的需要。

　　2．1 修改OS_CPU．H文件

　　OS_CPU．H文件定義與CPU相關的硬件信息，包括各種數據類型對應的存儲長度等。針對MC9S12xF512中的堆棧是由高地址向低地址增長的，所以常量OS_STK_GROWTH必須設置為1。同時，定義任務調度函數OS_TASK_SW()設置為軟中斷源。

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　　2．2 修改OS_CPU_A．ASM文件

　　OS_CPU_A．ASM文件是使用匯編語言編寫與任務調度部分有關的代碼。包括任務級任務切換函數OSCtxSw()、中斷級任務切換函數OSIntCtxSw()、以及讓優先級最高的就緒態任務開始運行的函數OS-StartHighRdy()。

　　MC9S12XF512芯片不僅設有FLASH頁面管理寄存器PPage，也有RAM頁面管理寄存器RPage、E2PROM頁面管理寄存器EPage以及全程寄存器GPage。當時鐘節拍中斷發生時，芯片會自動把CPU寄存器推入堆棧，但是并不包括上述各寄存器，因此在OS_CPU_A．ASM文件三個函數中，均需要加入將寄存器入棧和出棧的語句。由于篇幅有限，僅以PPage代碼為例：?

　　寄存器的入棧必須按照GPage，EPage，RPage，PPage的順序，出棧則相反。

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　　2．3 修改OS_CPUC．C文件

　　OS_CPUC．C文件是使用C語言編寫與任務調度部分有關的代碼，包括任務堆棧初始化函數OSTaskStklnit()和時鐘節拍中斷服務子程序OSTicklSR()。

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　　2．3．1 修改任務堆棧初始化函數0STaskStkInit()

　　由于μC／OS-Ⅱ是利用中斷方式來實現任務調度的，因此需要使用函數OSTaskStklnit()來模擬發生一次中斷后的堆棧結構，按照中斷后的進棧次序預留各個寄存器存儲空間，而中斷返回地址指向任務代碼的起始地址。編寫時需要根據芯片的中斷后，X，Y，A，B，SP等寄存器入棧順序來進行代碼編寫。首先在例程OSTaskStkInit()函數處設置斷點，然后單步執行程序，觀察X，Y，A，B，SP等寄存器狀態是否與程序編寫的存儲值對應。發現對應于堆棧指針SP值的存儲區地址是模擬中斷時進棧的存儲地址，而其中保存任務程序指針地址的內容是錯誤的，即不是任務的指針地址，因此每次在需要調用任務執行時都進入了錯誤的地址進行執行，并沒有找到任務的代碼。通過單步執行OSTaskStkI-nit()函數，可以發現原程序在存儲任務代碼指針PC值時，只存儲了PC指針的高8位，但后8位未存，導致指針指向錯誤。因此修改程序為：

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　　*--wstk=(INTl6U)((INT32U)task)；

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　　2．3．2 修改時鐘節拍中斷服務子程序OSTickISR()

　　時鐘節拍中斷服務子程序OSTickISR()負責處理所有與定時相關的工作，如任務的延時、等待操作等。在時鐘中斷中將查詢處于等待狀態的任務，判斷是否延時結束，否則將重新進行任務調度。可以通過調用OSIntEnter()。OS_SAVE_SP()，OSTimeTick()和OSIntExit()四個函數進行實現。OSintEnter()函數通知μC／OS-Ⅱ進入中斷服務子程序，OS_SAVE_SP()函數用來保存堆棧指針，OSTimeTick()函數給要求延時若干時鐘節拍的任務延遲計數器減1，當反復運行該程序后，計數器為0時，則表明該任務進入了就緒狀態，OSintExit()函數標志時鐘節拍中斷服務子程序結束。

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　　之后最重要的一點，就是要將中斷服務子程序OSTickISR()與任務級任務切換函數OSCtxSw()添加到系統中斷向量表的相應位置中。這里使用的是實時時鐘中斷模塊(RTI)來實現時鐘中斷的產生，因此要將OSTickISR()連接到向量表RTI位置。OSCtxSw()函數是利用軟中斷來實現任務的切換功能的，因此軟中斷服務子程序的向量地址必須指向OSCtxSw()。

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　　在進行上述程序編寫后，下載代碼到硬件中，μC／OS-Ⅱ就可以在本系統上實現運行了。