隨著電子技術的發展和人民生活水平的不斷提高，智能窗已經越來越多地被用到了現代智能化建筑中，他提供住戶一個安全、方便的環境。據統計，在未來的幾年內，安裝智能窗的用戶將不斷增加。本文討論了一種基于實時操作系統μC／OS-II的智能窗設計方法。

1 系統硬件設計

本系統功能如下：手動按鈕開關窗戶；紅外遙控窗戶的開關；雨天能夠自動把窗戶關閉；檢測到可燃氣體自動把窗戶打開；遇有盜情，會發出刺耳的報警聲，把窗戶關閉，并發送一條短消息給住戶。CPU的選擇是嵌入式系統開發的關鍵所在。本系統的CPU采用了ATMEL公司生產的AT89S51單片機。主要基于以下幾點考慮；相比其他CPU價格便宜；經過擴展后可以移植操作系統μC／OS-II；51單片機在國內研究的較早，技術成熟。系統還包括電源、存儲、按鍵、煤氣、濕度、盜情、電機等基本模塊。系統架構如圖1所示。

2 系統軟件設計

2.1 μc／os—II的移植

μC／OS-II是一個可移植（portable）、可固化的（rom-able）和占先式的（preemptive）實時內核，最多可以管理64個任務。μC／OS-II的源代碼公開，絕大部分代碼使用標準的ANSIC書寫，所以可以方便地移植到很多不同種類的處理器或控制器上。μC／OS-II中的任務包括休眠態、就緒態、運行態、掛起態和被中斷態5種狀態。所謂移植就是編寫與處理器相關的代碼，分別是頭文件OS_CPU.H、匯編文件OS_CPU_A.ASM和C語言源文件OS_CPU_C.C。

①在OS_CPU.H中定義相關的宏，聲明LM3S615能夠識別的數據類型和堆棧增長方向。

②在OS_CPU_C. C中定義6個函數：OSTaskStklnit（）、OSTaskCreateHook（）、OSTaskSwHook（）、OSTaskDelHook（）、OSTaskStatHook（）、OSTimeTickHook（）。

③在0S_CPU_A.ASM中修改以下5個匯編函數：OS ENTER_CRITICAL（）、0S_EXIT_CRITICAL（）、OS_StartHighRdy、OSCtxSw、OSIntCtxSw。

④在主頭文件INCLUDES.H中增加OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和0S_CPU_A.ASM。

⑤在配置文件OS_CFG.H中定義最大事件數、最多內存分塊數、最多消息隊列數、最多任務數、最低任務優先級、是否允許信號量使能、是否允許郵箱使能、是否允許消息隊列使能、時鐘節拍數以及其他的一些配置。通過修改這些設置，可對μC／OS—II進行裁減，使之適應本系統的具體需要。

2.2 μC／OS—II下多任務機制的實現

根據系統的功能模塊，可將整個系統劃分為幾個并行存在的任務來運行，各個任務完成相對獨立的功能。μC／OS—II是占先式操作系統，對任務的調度是按優先權的高低進行的，優先權的設置按照整個系統運行的時序來確定，對系統安全運行較重要和對實時性要求較嚴格的任務設成較高的優先級。各任務優先級由高到低依次為：煤氣處理任務、盜情處理任務、下雨處理任務、大風處理任務、紅外遙控任務、電機開窗任務、電機關窗任務、短信任務。在系統運行過程中，各任務的優先級固定不變。CPU對大多數事件的處理都放在任務中完成，而各個任務由對應的信號量激活。信號量可以由任務或外部中斷來發送。

(1)任務建立和資源分配

在起始任務中建立了一系列信號量來協調各個任務的執行，各信號量的作用如表2所示。

(2)主要任務描述首先建立一個主函數（main函數），在主函數中調用OSInit（）函數初始化μC／OS-II，然后建立第一個任務（起始任務），最后調用OSStart（）函數啟動多任務。當然，在建立主函數之前必須定義各個任務的堆棧，系統的全局變量和相關宏。主函數的程序清單如下：

起始任務（StartTask） 是系統建立的第一個任務，他主要有3個功能：完成對定時器、外中斷0和串行口的初始化；建立系統所要用到的信號量；建立系統的其他任務。

起始任務部分程序清單如下：

電機開窗任務（openwintask） 在電機開窗任務中首先等待信號量sem_open.該信號量是由煤氣處理任務、紅外遙控處理任務和手動開窗任務發送的。如果其他任務發送了該信號量，程序就設置電機轉動方向，并控制p3.4送出電機轉動脈沖，直到窗戶被打開。

電機關窗任務（closewintask） 該任務必須在信號量sem open有效時才會被激活。信號量sere_open有下雨處理任務、紅外遙控處理任務和手動關窗任務發送。

短信任務則要得到盜情處理任務發出的信號量sam_dq時被激活。系統采用門磁傳感器作為人室盜竊報警信號發生器。當窗戶被打開時，門磁的開關狀態發生變化，信號被發送到微處理器。微處理器檢測到信號輸入、控制GPRS模塊發送中文報警信息給戶主手機，戶主可根據短信及時報警，避免造成更大的損失。

3 小 結

完成了基于32位ARM微處理器LM3S615和嵌入式實時操作系統μc／os—II的嵌入式智能窗的設計開發，并為嵌入式系統開發提供了一種解決方案。μc／os—II作為一個優秀的RTOS已經被成功移植到多種體系結構的微處理器上。將其移植到ARM平臺上能夠更深刻地理解RTOS的構造，加快應用和開發。把μC／OS—II引入到智能窗控制系統的軟件設計中，使軟件的開發更具層次性，開發效率更高，系統的穩定性、可靠性、實時性更強，也更容易擴展。