嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)實(shí)例-課件

嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1ppt課件嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)實(shí)例本章旨在使用英倍特EmbestEdukit-Ⅲ型教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和嵌入式Linux操作系統(tǒng)完成自動(dòng)電梯模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)2ppt課件嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)實(shí)例背景介紹系統(tǒng)架構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)函數(shù)說明系統(tǒng)演示3ppt課件一、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(hào)為2.95.3。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：4ppt課件背景介紹（續(xù)）5ppt課件背景介紹（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(gè)工作過程。利用實(shí)驗(yàn)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6ppt課件背景介紹（續(xù)）系統(tǒng)功能：每層電梯入口處設(shè)有上行、下行請(qǐng)求按鈕，電梯內(nèi)設(shè)有乘客請(qǐng)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(qǐng)求信息指示裝置每隔一段時(shí)間，電梯上升或是下降一層樓，同時(shí)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(qǐng)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(qǐng)求信號(hào)，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則依次相應(yīng)這些請(qǐng)求，每個(gè)請(qǐng)求信號(hào)保留至執(zhí)行后撤除7ppt課件背景介紹（續(xù)）為了實(shí)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(shí)，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(hào)優(yōu)先級(jí)高于電梯外部的請(qǐng)求信號(hào)電梯處于上升模式時(shí)，只響應(yīng)比電梯所在位置高的樓層的上樓請(qǐng)求信號(hào)，而保留下樓信號(hào)，由下而上逐個(gè)執(zhí)行；直到最后一個(gè)執(zhí)行完畢，再執(zhí)行下樓請(qǐng)求信號(hào)電梯處于下降模式時(shí)與上升模式相反電梯執(zhí)行完所有請(qǐng)求后，應(yīng)保留在所在的樓層保持不動(dòng)，等待新的請(qǐng)求8ppt課件二、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9ppt課件系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖10ppt課件系統(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(shí)初始化顯示界面，給用戶提示信息和操作說明：11ppt課件系統(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12ppt課件

13ppt課件系統(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(qǐng)求信息。系統(tǒng)使用0－7這8個(gè)按鍵模擬八個(gè)樓層按鈕，＋和－這2個(gè)按鍵模擬電梯外部的上、下行請(qǐng)求按鈕，A和B按鍵用于指示發(fā)出的請(qǐng)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：14ppt課件系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）15ppt課件系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）電梯內(nèi)部0-7八個(gè)按鍵，模擬8個(gè)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(gè)上行按鈕和一個(gè)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(qǐng)求是來自電梯內(nèi)部還是電梯外部。16ppt課件系統(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(qǐng)求到達(dá)的樓層；如果輸入B，表示外部乘客發(fā)出請(qǐng)求時(shí)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(shí)不能輸入－，輸入7時(shí)不能輸入+；輸入E確認(rèn)。17ppt課件系統(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(qǐng)求信息電梯運(yùn)行的動(dòng)態(tài)效果乘客請(qǐng)求的英文縮寫解釋18ppt課件系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）系統(tǒng)運(yùn)行界面19ppt課件系統(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(gè)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(qǐng)求信息顯示區(qū)域，這個(gè)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；20ppt課件系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）21ppt課件系統(tǒng)架構(gòu)（續(xù)）電梯動(dòng)態(tài)效果圖，本圖緊鄰請(qǐng)求信息顯示區(qū)域，圖中方塊代表一個(gè)樓層，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，方塊位置會(huì)發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化。主界面信息說明區(qū)域，這個(gè)區(qū)域位于屏幕最右側(cè)，列出了乘客請(qǐng)求信息顯示區(qū)中字母簡(jiǎn)寫對(duì)應(yīng)的英文單詞。22ppt課件三、詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述電梯運(yùn)行算法設(shè)計(jì)輸入輸出部分設(shè)計(jì)23ppt課件1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述自動(dòng)電梯控制系統(tǒng)的4個(gè)模塊中，因?yàn)槌跏蓟糠止ぷ鬏^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(gè)資源文件，分別為：24×24點(diǎn)陣字模文件（Hzk24.c）、ASC碼8×8點(diǎn)陣字模文件（Font.c）、開機(jī)初始圖片資源文件（Frame.c）、啟動(dòng)界面背景圖片資源文件（Title.c）。24ppt課件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;25ppt課件/* 電梯外部請(qǐng)求：向上、向下、向上并且向下、無(wú)請(qǐng)求 */typedefenumOUTReqType{ up_request, down_request, both_request, no_request, }OUTREQTYPE;/* 電梯運(yùn)行方向：向上、向下、無(wú) */typedefenumdir{ upward, downward, still,}DIRECTION;26ppt課件/* 當(dāng)前電梯請(qǐng)求結(jié)構(gòu)類型：內(nèi)部請(qǐng)求、外部請(qǐng)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(zhǎng)度為樓層數(shù)的請(qǐng)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(qǐng)求數(shù)組}ELEVATORINFO;27ppt課件B.按鍵輸入模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) /* 當(dāng)前乘客按鍵請(qǐng)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(qǐng)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;28ppt課件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(wú)關(guān)的常值信息 structfb_var_screeninfofb_var; //設(shè)備無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)信息 chardev[20];}FBDEV,*PFBDEV;29ppt課件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(gè)漢字24×24點(diǎn)陣字 //模的數(shù)組 constuint8_tfontdata_8x8[]; //存放一個(gè)ASC碼8×8點(diǎn)陣字 //模的數(shù)組30ppt課件2.電梯運(yùn)行算法設(shè)計(jì)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(qǐng)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)。31ppt課件電梯控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖32ppt課件電梯控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（續(xù)）系統(tǒng)初始時(shí)，電梯處于停止?fàn)顟B(tài)。電梯處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，根據(jù)發(fā)出請(qǐng)求的樓層不同可以分別遷移到運(yùn)行或者開門兩個(gè)不同狀態(tài)。電梯處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果沒有到達(dá)請(qǐng)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(qǐng)求樓層時(shí)，遷移到開門狀態(tài)。33ppt課件電梯控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（續(xù)）電梯處于開門狀態(tài)一段時(shí)間后必然遷移到關(guān)門狀態(tài)。電梯處于關(guān)門狀態(tài)時(shí)可以根據(jù)是否有請(qǐng)求遷移到運(yùn)行狀態(tài)或者遷移到停止?fàn)顟B(tài)。34ppt課件電梯狀態(tài)處理偽代碼電梯各個(gè)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)) {35ppt課件 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;}}36ppt課件電梯停止?fàn)顟B(tài)流程圖37ppt課件電梯運(yùn)行狀態(tài)流程圖38ppt課件電梯開門狀態(tài)流程圖39ppt課件電梯關(guān)門狀態(tài)流程圖40ppt課件3.輸入輸出部分設(shè)計(jì)LCD輸出模塊負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)的4個(gè)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。41ppt課件輸入輸出部分設(shè)計(jì)（續(xù)）按鍵輸入模塊的主要功能有三個(gè)：設(shè)置鍵盤鍵值；掃描鍵盤，采集按鍵信息；獲取乘客請(qǐng)求結(jié)構(gòu)體信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行封裝、判斷、轉(zhuǎn)換等一系列的處理。42ppt課件輸入輸出部分設(shè)計(jì)（續(xù)）在設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了使鍵盤部分能夠及時(shí)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(dòng)作由芯片ZLG7290檢測(cè)，當(dāng)鍵盤按下時(shí)，芯片檢測(cè)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。43ppt課件輸入輸出部分設(shè)計(jì)（續(xù)）在設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了使鍵盤部分能夠及時(shí)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(dòng)作由芯片ZLG7290檢測(cè)，當(dāng)鍵盤按下時(shí)，芯片檢測(cè)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。44ppt課件輸入輸出部分設(shè)計(jì)（續(xù)）鍵盤獲得的輸入信息繁多而復(fù)雜，需要對(duì)這些信息進(jìn)行處理，該過程分為兩個(gè)步驟：首先，對(duì)信息進(jìn)行篩選和封裝。由于鍵盤信息掃描檢測(cè)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(duì)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(qǐng)求，并不能由單個(gè)按鍵完成，需要組合使用按鍵，所以需要把篩選出的多個(gè)有效鍵值一一封裝在乘客請(qǐng)求信息結(jié)構(gòu)體中存儲(chǔ)。45ppt課件四、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)46ppt課件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(cè)按鍵組合，如有乘客請(qǐng)求則通過派遣函數(shù)處理請(qǐng)求，然后完成顯示，當(dāng)用戶輸入*時(shí)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。47ppt課件電梯控制算法模塊（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)。48ppt課件電梯控制算法模塊（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)。49ppt課件電梯控制算法模塊（續(xù)）KeyCheck():用戶信息轉(zhuǎn)換函數(shù)。把乘客按鍵請(qǐng)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。50ppt課件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():按鍵獲取函數(shù)。讀