實時操作系統在混合動力整車控制器中的應用
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1 整車系統結構
所開發的全混合動力轎車是天津市重大專項課題，以長城哈佛SUV轎車為平臺。該車動力系統主要由發動機、交流電動機、交流發電機和高性能的鎳氫電池、行星架動力分配機構以及DC-AC逆變器組成。整車控制器采用總線與發動機管理系統、電機控制器和動力電池組管理系統交換信息，并且預留了1路CAN以便后期與車身系統通信。
整車控制器根據駕駛員輸入信號，結合電池組狀態和車輛當前運行狀態，根據一定的策略控制各個子系統的工作，實現節能減排的目標。系統網絡拓撲如圖1所示。
2 整車控制器硬件設計
ECU的硬件設計按照模塊化原則，可分為如下幾個功能模塊：微控制器模塊、數據采集模塊、功率驅動及保護模塊、D／A轉換模塊、電源模塊、通信模塊、顯示及報警接口和標定診斷接口等。采用 Infineon公司的XC164CS微控制器，它基于增強的C166SVZ內核，并在性能上優于其他16位微控制器：內部集成DSP功能、擴展的中斷處理能力、強大的片上外設以及高性能片上Flash，如圖2所示。
3 μC/OS-II的移植
μC/OS-II嵌入式實時操作系統采用ANSIC語言編寫，具備很好的可讀性和可移植性；對硬件資源要求不高，在大多數8位、16位微控制器上都可以實現移植。
3.1 μC/OS-II的啟動
首先要調用硬件驅動程序對硬件進行初始化設置，然后調用系統初始化函數OSlnit()初始化μC/OS-II所有的變量和數據結構。
啟動μC/OS-II之前建立1個應用任務。OSlnit()建立空閑任務idletask，這個任務總是處于就緒態。空閑任務OSTaskIdle()的優先級設成最低，即OS_LOWEST_PRIO。多任務的啟動需要用戶通過調用OSStart()實現。當然還有其他設置，這里不再一一介紹。
3.2 μC/OS-II的移植
μC/OS-II操作系統在XC164CS微處理器上的移植主要實現對3個文件OS_CPU.H、OS_CPU_C．C、OS_CPU A.ASM的處理。
3.2.1頭文件 INCLUDES.H
INCLUDES.H頭文件應被包含到所有C文件的第1行。盡管包含不相關文件可能會增加文件的編譯時間，但增強了代碼的可移植性。用戶可以編輯增加自己的頭文件，但必須添加在頭文件列表的最后。
3.2.2 OS_CPU.H文件
OS_CPU.H 文件中包含與處理器相關的常量、宏和結構體的定義。針對XC164CS處理器，定義堆棧數據類型為16位，棧向下遞減；將μC/OS-II控制中斷的2個宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()定義為微控制器關閉(SETC)和打開(CLRC)中斷的指令；聲明 OS_TASK_SW()函數，中斷服務程序ISR的入口指向函數OSCtxSw()。
3.2.3 OS CPU A.ASM
μC/OS-II移植時要求用戶編寫4個匯編語言函數：OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()和OSTickISR()。
(1)OSStartHighRdy()
調用該函數使處于就緒狀態的優先級最高的任務開始運行。由于實時操作系統是不返回的函數，所以調用后需移去堆棧棧頂的返回地址，然后執行用戶調用函數 OSTaskSwHook()，最后開始運行多任務，獲得優先級最高的任務的指針，根據這個指針從任務堆棧中恢復所有寄存器，恢復完后執行中斷返回，運行就緒態任務。
(2)OSCtxSw()
當從低優先級的任務切換到較高優先級的任務時，調用任務切換函數 OSCtxSw()保存處理器的內容和任務指針到當前任務的任務堆棧，然后執行用戶調用函數OSTaskSwHook()，最后從要執行任務的任務堆棧里恢復寄存器和堆棧中的內容，執行中斷返回指令開始運行新的任務。
(3)OSIntCtxSw()
當需要在中 斷發生后切換到更高優先級的任務時，調用中斷級任務切換函數OSIntCtxSw()，然后執行用戶調用函數OSTaskSwHook()。因為該函數是在中斷程序中被調用，所以不需要保存中斷任務的寄存器；中斷子程序在調用函數OSInExit()時，將返回地址壓入堆棧，在這里不需要再返回，所以必須從堆棧中清理掉返回地址。
(4)OSTickISR()
OSTickISR()是μC／OS-II中的時鐘節拍中斷服務程序。在每個時鐘節拍調用該函數，給每個處于延時的任務延時減1，并檢查所有處于延時狀態的任務是否延時結束成為就緒任務。然后調用OSIntExit()，如果有優先級更高的任務就緒，OSIntExit()就會進行任務調度。OSIntExit()并不返回調用者，而是用新的任務堆棧中的內容來恢復CPU現場，由中斷返回執行新的任務。
3.2.4OS_CPU_C.C
用戶需要編寫6個C語言函數OSTaskStkInit()、 OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskSatHook()、 OSTimeTickHook()。其中，唯一必要的是OSTaskStkInit()，其他5個必須聲明，但可以不包含代碼。
OSTaskStkInit() 由任務創建函數OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調用，在建立每個任務的時候初始化任務堆棧。開始運行這個任務就是模擬中斷返回，把初始化后堆棧中保存的值恢復到各個寄存器。初始化任務堆棧時，要傳遞任務代碼起始指針(Ptask)、參數指針(Pdata)、任務堆棧棧頂指針。任務堆棧初始化完成后，返回一個新的堆棧棧頂指針，OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()將它保存到OSTCB中。
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