演示文稿嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計實例

（優(yōu)選）嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計實例目前一頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計實例本章旨在使用英倍特EmbestEdukit-Ⅲ型教學(xué)實驗平臺和嵌入式Linux操作系統(tǒng)完成自動電梯模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)目前二頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計實例背景介紹系統(tǒng)架構(gòu)詳細(xì)設(shè)計系統(tǒng)函數(shù)說明系統(tǒng)演示目前三頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點一、背景介紹系統(tǒng)目標(biāo)機(jī)硬件采用EmbestEduKit-III型開發(fā)板，S3C2410X處理器，目標(biāo)機(jī)系統(tǒng)軟件采用miziLinux操作系統(tǒng)。方便起見，宿主機(jī)軟件使用Cygwin模擬Linux系統(tǒng)，交叉編譯工具鏈采用arm-linux-gcc，版本號為。EmbestEduKit-III型開發(fā)板有分辨率為320×240的LCD顯示器，以及4行5列小鍵盤，鍵盤布局如下圖所示：目前四頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點背景介紹（續(xù)）目前五頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點背景介紹（續(xù)）本程序模擬8層樓間（地下1層，地上7層）單部電梯運(yùn)送乘客的整個工作過程。利用實驗設(shè)備的鍵盤模擬電梯內(nèi)部和外部的按鍵，利用LCD顯示器繪制電梯運(yùn)行過程以及狀態(tài)和提示信息目前六頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點背景介紹（續(xù)）系統(tǒng)功能：每層電梯入口處設(shè)有上行、下行請求按鈕，電梯內(nèi)設(shè)有乘客請求停戰(zhàn)的樓層呼叫按鈕有電梯所處位置指示設(shè)置，電梯上行、下行狀態(tài)指示裝置，所有系統(tǒng)請求信息指示裝置每隔一段時間，電梯上升或是下降一層樓，同時顯示電梯上升和下降的信息電梯到達(dá)有停站的樓層后，該樓層有指示裝置表明到達(dá)了停站請求樓層，電梯切換為開門狀態(tài)系統(tǒng)能夠記憶電梯內(nèi)、外部的所有請求信號，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則依次相應(yīng)這些請求，每個請求信號保留至執(zhí)行后撤除目前七頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點背景介紹（續(xù)）為了實現(xiàn)電梯運(yùn)行的正確邏輯，制定以下規(guī)則：電梯接通電源時，電梯必須停留在最底層電梯可以到達(dá)所在樓宇的每一層，但是電梯只能在該樓宇的最低層至最高層之間運(yùn)行嚴(yán)格規(guī)定電梯內(nèi)部的信號優(yōu)先級高于電梯外部的請求信號電梯處于上升模式時，只響應(yīng)比電梯所在位置高的樓層的上樓請求信號，而保留下樓信號，由下而上逐個執(zhí)行；直到最后一個執(zhí)行完畢，再執(zhí)行下樓請求信號電梯處于下降模式時與上升模式相反電梯執(zhí)行完所有請求后，應(yīng)保留在所在的樓層保持不動，等待新的請求目前八頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點二、系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)初始化模塊電梯控制模塊按鍵輸入模塊LCD顯示模塊目前九頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖目前十頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）初始化模塊基礎(chǔ)模塊，負(fù)責(zé)初始化電梯算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時初始化顯示界面，給用戶提示信息和操作說明：目前十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）電梯控制模塊關(guān)鍵模塊，負(fù)責(zé)電梯當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)電梯狀態(tài)派遣電梯執(zhí)行停止、運(yùn)行、開門、關(guān)門等任務(wù)；流程圖目前十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點

目前十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）按鍵輸入模塊4X5小鍵盤作為輸入端，乘客通過按鍵模擬的電梯按鈕向系統(tǒng)輸入請求信息。系統(tǒng)使用0－7這8個按鍵模擬八個樓層按鈕，＋和－這2個按鍵模擬電梯外部的上、下行請求按鈕，A和B按鍵用于指示發(fā)出的請求來自于電梯內(nèi)部還是外部，E代表輸入確認(rèn)鍵，*鍵代表程序結(jié)束。按鍵定義如下表所示：目前十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）目前十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）電梯內(nèi)部0-7八個按鍵，模擬8個樓層，不設(shè)置開門和關(guān)門按鈕；電梯外部除地下一層和頂層之外，每層都有一個上行按鈕和一個下行按鈕；特殊使用規(guī)則系統(tǒng)用按鍵A和B判斷乘客發(fā)出的請求是來自電梯內(nèi)部還是電梯外部。目前十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）使用步驟：輸入A或是B；輸入0-7：如果輸入A，0-7表示內(nèi)部乘客請求到達(dá)的樓層；如果輸入B，表示外部乘客發(fā)出請求時位于的樓層；第2步中如輸入B，需要接著輸入+或－，表示外部乘客的上下行方向情況，第2步輸入0時不能輸入－，輸入7時不能輸入+；輸入E確認(rèn)。目前十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）LCD顯示模塊本模塊通過LCD顯示電梯目前的運(yùn)行信息電梯狀態(tài)當(dāng)前位置電梯內(nèi)部和外部請求信息電梯運(yùn)行的動態(tài)效果乘客請求的英文縮寫解釋目前十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）系統(tǒng)運(yùn)行界面目前十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）程序主界面按照顯示功能被劃分為四大區(qū)域，從左到右依次為：電梯信息顯示區(qū)域，這個區(qū)域位于顯示屏最左側(cè)，顯示電梯狀態(tài)、電梯方向、電梯位置等信息；乘客請求信息顯示區(qū)域，這個區(qū)域位于屏幕中部，該欄的字母和數(shù)字具體代表意義參照下表；目前二十頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）目前二十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）電梯動態(tài)效果圖，本圖緊鄰請求信息顯示區(qū)域，圖中方塊代表一個樓層，當(dāng)電梯運(yùn)行時，方塊位置會發(fā)生相應(yīng)的動態(tài)變化。主界面信息說明區(qū)域，這個區(qū)域位于屏幕最右側(cè)，列出了乘客請求信息顯示區(qū)中字母簡寫對應(yīng)的英文單詞。目前二十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點三、詳細(xì)設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述電梯運(yùn)行算法設(shè)計輸入輸出部分設(shè)計目前二十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述自動電梯控制系統(tǒng)的4個模塊中，因為初始化部分工作較少，可以把它和算法模塊合并在一起，即包含主函數(shù)的模塊（Elevator.c、Elevator.h）；系統(tǒng)還包括按鍵輸入模塊（Key.c、Key.h）、LCD顯示模塊（Lcd.c、Lcd.h），以及幾個資源文件，分別為：24×24點陣字模文件（Hzk24.c）、ASC碼8×8點陣字模文件（Font.c）、開機(jī)初始圖片資源文件（Frame.c）、啟動界面背景圖片資源文件（Title.c）。目前二十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點A.電梯狀態(tài)算法模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) /* Elevator.h */ /* 電梯狀態(tài)：開、關(guān)、運(yùn)行、停止 */typedefenumStatus{ open, close, run, stop}STATUS;目前二十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點/* 電梯外部請求：向上、向下、向上并且向下、無請求 */typedefenumOUTReqType{ up_request, down_request, both_request, no_request, }OUTREQTYPE;/* 電梯運(yùn)行方向：向上、向下、無 */typedefenumdir{ upward, downward, still,}DIRECTION;目前二十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點/* 當(dāng)前電梯請求結(jié)構(gòu)類型：內(nèi)部請求、外部請求 */typedefstructRequest { intinReq; OUTREQTYPEoutReq; }REQUEST;/* 電梯信息結(jié)構(gòu)類型：運(yùn)行方向、當(dāng)前層數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、長度為樓層數(shù)的請求數(shù)組*/typedefstructElevatorInfo { DIRECTION Direction; //電梯方向 int Floor; //電梯樓層 STATUS Status; //電梯狀態(tài) REQUESTRequest[MAX_FLOOR]; //樓層請求數(shù)組}ELEVATORINFO;目前二十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點B.按鍵輸入模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) /* 當(dāng)前乘客按鍵請求結(jié)構(gòu)類型 */typedefstructkey{ int judge; //按鍵類型：取值可為內(nèi)部按鍵（A）、外部按鍵（B） //確認(rèn)按鍵（E）、退出按鍵（*） int floor; //內(nèi)部按鍵請求到達(dá)的樓層：（0－7） char direction; //外部按鍵確定的電梯運(yùn)行方向：上行 //（＋）、下行（－） int location; //外部按鍵所處在的樓層：（0－7）}KEY;目前二十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點C.LCD顯示模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)typedefstructfbdev{ intfb; unsignedlongfb_mem_offset; unsignedlongfb_mem; structfb_fix_screeninfofb_fix; //設(shè)備無關(guān)的常值信息 structfb_var_screeninfofb_var; //設(shè)備無關(guān)的數(shù)據(jù)信息 chardev[20];}FBDEV,*PFBDEV;目前二十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點C.其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)constuint8_ttitle[]; //存放系統(tǒng)提示界面背景圖片的數(shù)組 externconstuint8_tframe[]; //存放系統(tǒng)歡迎界面和退出界面 //圖片的數(shù)組 constuint8_tg_auc_hzk24[]; //存放一個漢字24×24點陣字 //模的數(shù)組 constuint8_tfontdata_8x8[]; //存放一個ASC碼8×8點陣字 //模的數(shù)組目前三十頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點2.電梯運(yùn)行算法設(shè)計根據(jù)電梯運(yùn)行流程，把電梯分為停止、運(yùn)行、開門、關(guān)門四種控制狀態(tài)，如下圖所示。停止?fàn)顟B(tài)是指電梯在沒有任何請求的情況下的靜止?fàn)顟B(tài)，而不是指電梯在運(yùn)行過程中開門前的停頓狀況。我們忽略停頓狀況，把電梯從運(yùn)行狀態(tài)直接遷移為開門狀態(tài)。目前三十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖目前三十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（續(xù)）系統(tǒng)初始時，電梯處于停止?fàn)顟B(tài)。電梯處于停止?fàn)顟B(tài)時，根據(jù)發(fā)出請求的樓層不同可以分別遷移到運(yùn)行或者開門兩個不同狀態(tài)。電梯處于運(yùn)行狀態(tài)時，如果沒有到達(dá)請求樓層發(fā)生自遷移，即保持運(yùn)行狀態(tài)不變；當(dāng)?shù)竭_(dá)請求樓層時，遷移到開門狀態(tài)。目前三十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（續(xù)）電梯處于開門狀態(tài)一段時間后必然遷移到關(guān)門狀態(tài)。電梯處于關(guān)門狀態(tài)時可以根據(jù)是否有請求遷移到運(yùn)行狀態(tài)或者遷移到停止?fàn)顟B(tài)。目前三十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯狀態(tài)處理偽代碼電梯各個狀態(tài)的處理過程，可以依靠電梯派遣函數(shù)，根據(jù)通過判定電梯信息結(jié)構(gòu)體中的電梯狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)控制狀態(tài)的函數(shù)來控制電梯的運(yùn)行，偽代碼如下：派遣函數(shù)(void){ switch(電梯運(yùn)行狀態(tài)) {目前三十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點 case停止?fàn)顟B(tài): 停止處理函數(shù); break; case運(yùn)行狀態(tài): 運(yùn)行處理函數(shù); break; case開門狀態(tài): 開門處理函數(shù); break; case關(guān)門狀態(tài): 關(guān)門處理函數(shù); break; default: break;}}目前三十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯停止?fàn)顟B(tài)流程圖目前三十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯運(yùn)行狀態(tài)流程圖目前三十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯開門狀態(tài)流程圖目前三十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯關(guān)門狀態(tài)流程圖目前四十頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點3.輸入輸出部分設(shè)計LCD輸出模塊負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)的4個圖形界面：系統(tǒng)歡迎界面、系統(tǒng)提示界面、系統(tǒng)運(yùn)行界面和系統(tǒng)退出界面。系統(tǒng)歡迎界面和系統(tǒng)退出界面分別顯示一幅圖片及相關(guān)文字；系統(tǒng)主要工作在系統(tǒng)運(yùn)行界面下。目前四十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點輸入輸出部分設(shè)計（續(xù)）按鍵輸入模塊的主要功能有三個：設(shè)置鍵盤鍵值；掃描鍵盤，采集按鍵信息；獲取乘客請求結(jié)構(gòu)體信息，并對這些信息進(jìn)行封裝、判斷、轉(zhuǎn)換等一系列的處理。目前四十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點輸入輸出部分設(shè)計（續(xù)）在設(shè)計當(dāng)中，為了使鍵盤部分能夠及時有效的響應(yīng)，目標(biāo)機(jī)上接有鍵盤專用芯片ZLG7290。鍵盤的動作由芯片ZLG7290檢測，當(dāng)鍵盤按下時，芯片檢測到后在INT引腳產(chǎn)生中斷觸發(fā)電平通知處理器，處理器通過I2C總線讀取芯片ZLG7290鍵值寄存器中保留的鍵值。目前四十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點輸入輸出部分設(shè)計（續(xù)）在設(shè)計當(dāng)中，為了使鍵盤部分能夠及時有效的響應(yīng)，目標(biāo)機(jī)上接有鍵盤專用芯片ZLG7290。鍵盤的動作由芯片ZLG7290檢測，當(dāng)鍵盤按下時，芯片檢測到后在INT引腳產(chǎn)生中斷觸發(fā)電平通知處理器，處理器通過I2C總線讀取芯片ZLG7290鍵值寄存器中保留的鍵值。目前四十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點輸入輸出部分設(shè)計（續(xù)）鍵盤獲得的輸入信息繁多而復(fù)雜，需要對這些信息進(jìn)行處理，該過程分為兩個步驟：首先，對信息進(jìn)行篩選和封裝。由于鍵盤信息掃描檢測函數(shù)不斷地等待按鍵被按下，而用戶使用鍵盤輸入信息是隨機(jī)的，所以需要對按鍵信息進(jìn)行篩選，保留用戶有效按鍵值。由于系統(tǒng)使用規(guī)則的限制，每次用戶發(fā)出的請求，并不能由單個按鍵完成，需要組合使用按鍵，所以需要把篩選出的多個有效鍵值一一封裝在乘客請求信息結(jié)構(gòu)體中存儲。目前四十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點四、系統(tǒng)函數(shù)說明電梯控制算法模塊按鍵輸入模塊LCD輸出模塊其他函數(shù)目前四十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點1.電梯控制算法模塊main():主函數(shù)。首先完成設(shè)備初始化，包括打開Framebuffer和i2c設(shè)備，調(diào)用InitSystem()函數(shù)初始化系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和LCD，然后在循環(huán)中不斷檢測按鍵組合，如有乘客請求則通過派遣函數(shù)處理請求，然后完成顯示，當(dāng)用戶輸入*時循環(huán)結(jié)束，顯示系統(tǒng)退出界面，完成系統(tǒng)清理工作退出程序。InitSystem():系統(tǒng)初始化函數(shù)。調(diào)用InitElevator()函數(shù)初始化電梯信息結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，調(diào)用InitLcd()函數(shù)初始化LCD。目前四十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯控制算法模塊（續(xù)）InitElevator():電梯信息結(jié)構(gòu)初始化函數(shù)。初始化電梯信息結(jié)構(gòu)類型變量ElevatorInfo。InitLcd():LCD初始化函數(shù)。通過寫Framebuffer在LCD繪制系統(tǒng)提示界面。Dispatch():狀態(tài)派遣函數(shù)。根據(jù)電梯當(dāng)前狀態(tài)，調(diào)用不同狀態(tài)處理函數(shù)。目前四十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯控制算法模塊（續(xù)）ElevatorStop():電梯停止?fàn)顟B(tài)處理函數(shù)。ElevatorRun():電梯運(yùn)行狀態(tài)處理函數(shù)。ElevatorOpen():電梯開門狀態(tài)處理函數(shù)。ElevatorClose():電梯關(guān)門狀態(tài)處理函數(shù)。目前四十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點電梯控制算法模塊（續(xù)）KeyCheck():用戶信息轉(zhuǎn)換函數(shù)。把乘客按鍵請求信息結(jié)構(gòu)體key中的信息映射至電梯信息結(jié)構(gòu)體ElevatorInfo，設(shè)置電梯運(yùn)行狀態(tài)。Display():運(yùn)行界面顯示函數(shù)。顯示系統(tǒng)運(yùn)行界面。ExitShow():退出界面顯示函數(shù)。顯示系統(tǒng)退出界面。目前五十頁\總數(shù)五十六頁\編于十六點2.按鍵輸入模塊key_set(charucChar):鍵值轉(zhuǎn)換函數(shù)。把掃描碼轉(zhuǎn)換為鍵碼。key