作者：清華大學摩托羅拉單片機應用開發中心（100084）許慶豐 來源：《電子技術應用》

     摘要：介紹了一種在嵌入式實時操作系統內核（以下簡稱實時內核）上實現ram盤的方法，配合接受用戶命令的shell任務，可實現嵌入式系統的多任務動態加載和監控，擴展了實時內核的應用領域。實時內核采用目前十分流行的免費內核μc/os-ⅱ，硬件不臺為通用現場總線控制器系統。

    

    

     關鍵詞：μc/os-ⅱ內核

     嵌入式系統 通用現場總線控制器（gpfc） coldfire

     1 嵌入式rtos

     目前，嵌入式rtos的應用領域越來越廣泛。已經有80多個rtos廠商生產面向8位、16位、32位、甚至64位微處理器的rtos產品。商業的實時操作系統如vxworks,psos，vrtx，windowsce等功能完善，提供了完備的開發環境，但大多價格昂貴，不提供源代碼（即所謂的黑箱）。用戶不了解其工作機制，更不能進行修改和擴展。某些商業系統還要求用戶在產品投產后繼續支付軟件費用。這對于國內的用戶開發中小應用系統來說，是一項沉重的負擔。而采用開放源代碼的實時內核不失為一種選擇。開放源代碼的另一個好處是用戶可以根據具體需要刪改和擴展功能。本文將以μc/os-ⅱ在通用網絡控制器上的應用為例，說明開放源代碼的實時內核在可擴展性方面的優點，以及筆者在使用中的一些心得體會。

     2 通用現場總線控制器

     gpfc（general purpose field bus controller）——通用現場總線控制器是用于加速器數據采集系統中的網絡控制器，由德國國家同步輻射實驗室（desy）dr.clausen

     matthias領導的研究小組開發。用于不同種類的現場總線、以太網之間的通訊控制，功能相當于不同類型子網之間的網關（關于gpfc的技術細節，感興趣的讀者可以查詢desy的主頁http://www.desy.de）。系統微控制器采用motorola公司68k家庭的32位mcu

     coldfire 5206e。在33mhz總線頻率下能達到17mips的處理能力。由于coldfire將片選邏輯電路、總線控制器、dram控制模塊等全部集成在mcu內部，使得外轉帳電路室得十分簡單。系統配有32mb

     dram和1mb flash ram，并有兩個網絡接口a和b。該系統的硬件設計非常靈活，網絡接口配以不同的驅動電路，可支持以太網、can、profibus、mil1553等多種現場總線，實現網絡間的連接和控制。只要采用不同的網絡協議，就可以連接不同的子網，實現不同的控制。gpfc配以不同的網絡模塊可以替代目前廣泛使用的vme工控系統，由于舍棄了vme昂貴的機箱、總線板，大幅度減低了主機成本。gpfc系統結構示意如圖1所示。

     3 在gpfc上運行rtos

     gpfc的系統軟件基于嵌入式實時操作系統，國外是在vxworks上開發的，主要是兩個獨立的任務分別處理兩個網絡接口的通訊協議。為了擴展gpfc的應用范圍，系統軟件包中包含了各種可能用的網絡協議，都以獨立的任務形式存在。用不上的任務處于休眠狀態，如果需要連接某種類型的網絡，只要運行針對某種網絡協議的任務就行了。

     vxworks價格昂貴，在國內買一套要幾十萬元人民幣。為了滿足國內應用要求，筆者希望尋找一種廉價的實時內核，一方面可降低軟件方面的成本，同時可根據自己折需要定制軟件。經過調研，決定采用當前十分流行的μc/os-ⅱ作為實時內核。

     μc/os-ⅱ是基于優先級的搶占式實時多任務內核，其絕大部分代碼是由c寫成的。目前已經應用于包括motorola

     68000系列，以及intel 80x86等各種處理器上，在世界控制領域取得了一席之地。μc/os-ⅱ的可應用領域非常廣闊，涵蓋了幾乎所有的實時應用。μc/os-ⅱ是完全免費的，全部源代碼都可以從internet上獲得。

     μc/os-ⅱ是面向中小型嵌入式系統的。如果包含全部的功能模塊（信號量、消息郵箱、消息隊列及相關函數），編譯后的μc/os-ⅱ內核大約有6kb；如果只保留最核心的代碼，則可壓縮到3kb，這使得μc/os-ⅱ可以用于更小模塊的應用系統。同時，由于系統的可擴展性，稍加修改可以用于更大模塊的系統