基于μCOS-II的VG2以太網和USB接口設計

　　系統的軟件部分通過在VG2中嵌入實時多任務操作系統μC／OS一Ⅱ來實現。在μC／OS一Ⅱ平臺上分別對各個接口進行多任務的控制。

3．1 μC／OS-Ⅱ移植

　　μC／OS一Ⅱ是一個完整、可移植、固化、裁剪的占先式實時多任務內核。如果只保留其最核心的代碼，則可壓縮到3 KB。將μC／OS-Ⅱ移植到VG2微處理器上需改寫與硬件相關的匯編語言。具體改寫內容如下所示：

　　(1)改寫OS_CPU．H中部分函數

　　#define OS_TASK_SW() asm("swi 7")，通過軟件中斷指令來實現操作系統的任務切換函數：#defi-neOS_ENTER_CRITICAL()asm("clrl3")，#define OS_EXIT_CRITICAL asm("set 13")，通過對SR狀態寄存器的中斷控制位設置實現使能或禁止操作系統響應中斷請求；#define OS_STK_GROWTH 1，定義VG2的堆棧由高到低。

　　(2)改寫OS_CPU_C．C中部分函數

　　OSTaskStkInit()為任務棧結構的初始化函數。VG2響應中斷請求信號后，將當前寄存器值按先入后出的順序壓入堆棧。

　　OSTaskStkInit()按照壓入堆棧順序對各任務棧初始化。

　　OSStartHighRdy()函數跳轉到所有處于就緒狀態任務中優先級最高的任務開始運行。操作系統首先得到最高優先級任務棧的指針，然后從任務棧中彈出所有寄存器值，實現跳轉。

　　OSCtxSw()是任務級的任務切換函數。swi 7(軟件中斷)的中斷向量指向該函數。當需要任務切換時，首先該函數將當前任務寄存器值壓入堆棧。然后將當前任務任務棧指針保存到任務控制塊中。最后判斷出最高優先級任務，并彈出其任務棧內容，開始運行。

　　OSTickISR()為操作系統提供一個周期性的時鐘源。VG2的定時器0被設定成第20 ms發出一個時鐘中斷信號，中斷向量指向該函數。首先該函數保存當前任務狀態，并將全局變量OSTime遞增1。然后判斷出最高優先級任務．并彈出其任務棧內容，開始運行。

　　OSIntCtxSw()為系統執行中斷后任務調度函數。系統在中斷響應后執行該函數判斷出最高優先級任務，然后彈出其任務棧內容，開始運行。

3．2以太網接口的TCP／IP協議移植

　　由于嵌入式實時操作系統μC／OS-Ⅱ是一個操作系統內核，本身沒有集成TCP／IP協議棧，所以需要移植合適的TCP／IP協議棧。LwIP協議棧是適用于8位、16位、32位微處理器嵌入式系統的一個小型TCP／IP協議棧，實現了ARP、TCP、UDP、IP這些最基本的協議。LwIP可以看作是為系統提供的函數，通過它來進行數據包的發送與接收。LwIP允許有多個網絡接口，每個網絡接口都對應一個structnetif，而且都包含相應網絡接口的屬性和收發函數。其中netif->input()指向IP層的接收函數ip_input()，netif->output()指向ne2k_send_packet()驅動程序中的發送函數。驅動程序可實現網絡接口的接收、發送、初始化以及中斷處理。本設計中采用中斷方式來接收數據，使用VG2的外部中斷INT6，在VG2的中斷向量表中可以按照如下定義：

3．3 USB接口的PTD協議移植

　　VG2與ISP1161之間以PTD(Philips Transfer Des criptor)數據格式進行通信。PTD數據提供了USB通信的相關信息，如指令、狀態和USB數據包等。VG2中PTD數據的物理存儲介質是微處理器的系統RAM。對于ISP1161，存儲介質為內部FIFO緩沖區RAM。ISP1161可使用PTD數據結構定義一塊數據緩沖區，使其與USB終端設備進行通信。VG2設立這個數據緩沖區采存放當前幀(1 ms幀)。每幀傳送的承載數據必須包含一個PTD作為傳輸頭，以描述傳輸特性。PTD數據一般為DWORD(雙字或4字節)格式。

　　PTD數據頭為8個字節的數據結構，包含了ISP1161的傳輸類型、裝載數據的發送位置、裝載數據的實際大小、傳輸速度、傳輸對象等。當傳輸執行完畢后。其內部會作相應的改變，在PTD數據頭中表征了本次傳輸結果．包括傳輸發生的錯誤信息等。

3．4部分程序流程

　　本設計采用的操作系統是實時操作系統，可以同時支持以太網通信和USB設備數據存儲，系統能獲得很高的效率和穩定性。

4 結束語

　　本文采用RTL8019AS通過TCP／IP協議規范及LwIP,實現了VG2的TCP／IP協議棧，通信波特率可達到10Mb/s。同時采用Philips公司的ISP1161，實現VG2的USB主／從控制接口擴展，符合USB1．1規范，通信速率可達到1．5Mb／s。該設計用于所研制的數字化家居智能控制器，通過以太網、USB和其他接口，將家用電器、家庭安防、門禁、四表自動抄表、有線電視網、電話和寬帶網系統等獨立單元的家居設施跨平臺有機結合，實現遠／近程操作控制和數據存儲與交換。