專業(yè)實驗嵌入式系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書2025年3月王恒編-PAGE7-實驗一嵌入式系統(tǒng)ARM驅(qū)動編程一、實驗?zāi)康?．熟悉ARM環(huán)境，學(xué)會ARM仿真器的使用。使用ADS編譯、下載、調(diào)試并跟蹤一段已有的程序，了解嵌入式開發(fā)的基本思想和過程。2．掌握非嵌入式操作系統(tǒng)模式下的ARM編程。3．了解LCD基本概念與原理，熟悉用ARM內(nèi)置的LCD控制器驅(qū)動LCD，掌握延時函數(shù)的使用方法，可以設(shè)計動態(tài)ARM程序。二、實驗內(nèi)容（2學(xué)時）1．本次實驗使用ADS集成開發(fā)環(huán)境。學(xué)習(xí)ARM仿真器的使用和開發(fā)環(huán)境的設(shè)置。下載已經(jīng)編譯好的文件到嵌入式控制器中運行。學(xué)會在程序中設(shè)置斷點，觀察系統(tǒng)內(nèi)存和變量，為調(diào)試應(yīng)用程序打下基礎(chǔ)。2．學(xué)習(xí)LCD顯示器的基本原理，理解其驅(qū)動控制方法。掌握兩種LCD驅(qū)動方式的基本原理和方法。并用編程實現(xiàn)控制LCD顯示的ARM程序。三、預(yù)備知識C語言的基礎(chǔ)知識、程序調(diào)試的基礎(chǔ)知識和方法。四、實驗設(shè)備及工具硬件：ARM嵌入式開發(fā)平臺、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC機。軟件：PC機操作系統(tǒng)Win2000、ARMADS1.2集成開發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動程序、超級終端通訊程序五、實驗原理1．ARM程序的在線仿真與調(diào)試ADS1.2可以進行ARM程序的編寫和調(diào)試。打開ADS1.2的編輯界面后，可以以工程的方式編寫和組織源代碼。執(zhí)行菜單Project|Make可對工程進行編譯連接。在出現(xiàn)的錯誤/警告窗口中選擇某錯誤/警告信息，ADS會自動打開相應(yīng)源文件并用箭頭指向出錯的文本行。如果某個源文件被修改，重新編譯時ADS會自動同步各文件的日期信息。ARM程序調(diào)試步驟如下：（1）在ADS中執(zhí)行菜單Project|Debug啟動ADS1.2的調(diào)試工具AXD。（2）在AXD中執(zhí)行菜單Options|ConfigureTarget對AXD進行設(shè)置。如圖1B-13所示。選擇ADP即遠程調(diào)試，點Configure按鈕進一步設(shè)置具體參數(shù)，如圖1B-14所示。（3）在圖1B-14中點Select按鈕選擇遠程連接為ARMethernetdriver，點Configure按鈕輸入仿真器的IP地址。如果用戶使用的是并行口仿真器，請輸入127.0.0.1即可。（4）等待程序裝載完畢以后，通過Execute|Go菜單以及Execute|Stop（或者工具欄中的相應(yīng)按鈕）運行或暫停程序。程序暫停后在窗口中將顯示出程序暫停的位置。（5）通過Execute|Step菜單（或者工具欄中的相應(yīng)按鈕）可以單步運行程序。也可以使用StepIn、StepOut菜單命令進入或者跳出函數(shù)的調(diào)用。RunToCursor命令運行到光標位置。（6）程序停止后可以通過ProcessorViews|Sources菜單查看源文件，并可在適當位置按F9設(shè)置端點。（7）使用在ProcessorView菜單下的Registers、Variables和Memory命令可以查看工作寄存器或者內(nèi)存變量。可以逐一地嘗試，以方便對程序進行調(diào)試。2．LCD的驅(qū)動方法市面上出售的LCD有兩種驅(qū)動類型：一種是帶有驅(qū)動電路的LCD顯示模塊，這種LCD可以方便地與各種低檔單片機進行接口，如8051系列單片機，但是由于硬件驅(qū)動電路的存在，體積比較大。這種模式常常使用總線方式來驅(qū)動。另一種是LCD顯示屏，沒有驅(qū)動電路，需要與驅(qū)動電路配合使用。特點是體積小，但卻需要另外的驅(qū)動芯片。也可以使用帶有LCD驅(qū)動能力的高檔MCU驅(qū)動，如ARM系列的S3C44BOX。S3C44B0X中具有內(nèi)置的LCD控制器，它具有將顯示緩存（在系統(tǒng)存儲器中）中的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD驅(qū)動電路的邏輯功能。S3C44B0X中內(nèi)置的LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD。在灰度LCD上，使用基于時間的抖動算法（time-basedditheringalgorithm）和FRC(FrameRateControl)方法，可以支持單色、4級灰度和16級灰度模式的灰度LCD。在彩色LCD上，可以支持256級彩色。對于不同尺寸的LCD，具有不同數(shù)量的垂直和水平象素、數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)寬度、接口時間及刷新率，而LCD控制器可以進行編程控制相應(yīng)的寄存器值，以適應(yīng)不同的LCD顯示板。與ARM自帶LCD驅(qū)動器有關(guān)的寄存器可參見S3C44B0X的數(shù)據(jù)手冊。3．延時函數(shù)與嵌入式系統(tǒng)的主函數(shù)寫法voidDelay(inttime)函數(shù)可以實現(xiàn)延時功能，(注意函數(shù)名中的字母D是大寫)，其中參數(shù)time是設(shè)定的延時值，單位為0.1ms。例如延時1s，可以調(diào)用：Delay(10000);即可實現(xiàn)。該延時函數(shù)的精度比較高，是采用S3C44B0X芯片內(nèi)部的定時器來實現(xiàn)定時功能的。嵌入式系統(tǒng)的主函數(shù)一般是一個永不結(jié)束或返回的函數(shù)。在程序結(jié)構(gòu)上，寫成一個大循環(huán)。永遠循環(huán)的兩種寫法：while(1){循環(huán)內(nèi)容；}或for(;;){循環(huán)內(nèi)容}LCD顯示配合延時功能，可以實現(xiàn)各種動畫功能。例如一個實現(xiàn)兩幅圖不停的切換的程序框架如下：main(){ 開發(fā)板及必要的初始化；while(1){ LCD_Cls();//清屏畫第一幅圖；LCD_Refresh();//刷新屏幕，只有調(diào)用該函數(shù)液晶屏才會真正顯示所畫內(nèi)容；Delay(20000);//延時2sLCD_Cls();//清屏 畫第二幅圖；LCD_Refresh();Delay(20000);}}如果畫面重畫的速度比較快（例如每秒切換24張），人眼就不會看到重畫過程，從而形成動畫。清屏函數(shù)例子：voidLCD_Cls(){intx,y;for(x=0;x<320;x++)for(y=0;y<240;y++)LCDBuffer[y][x]=0x0;}六、實驗步驟1．將“Exp1LCD驅(qū)動控制實驗”整個文件夾復(fù)制到自己所建的目錄下，將其改為英文名（ADS對中文目錄的支持不好），然后雙擊exp1.mcp文件，便可以打開工程。2.查看LCD的驅(qū)動文件，包括（1）有關(guān)常量與宏(lcd320.h,lcd320.c)#defineLCDWIDTH320#defineLCDHEIGHT240U32*pLCDBuffer16=(U32*)0xc000000;//一級緩存指針U32LCDBuffer[LCDHEIGHT][LCDWIDTH];//二級緩存將其定義為32位是為了與RGB顏色兼容。（2）查看LCD初始化函數(shù)(lcd320.c)：設(shè)置各功能寄存器，清空顯示緩存區(qū)。（3）查看LCD刷新函數(shù)(lcd320.c)。此函數(shù)主要是將二級緩存LCDBuffer的數(shù)據(jù)由32位彩色圖形信息轉(zhuǎn)換成8位256色的圖形信息，然后放到pLCDBuffer16指向的一級緩存。轉(zhuǎn)換公式：pixcolor=(pbuf[0]&0xe0)|((pbuf[1]>>3)&0x1c)|(pbuf[2]>>6)。其中，pbuf[0]、pbuf[1]、pbuf[2]是一個象素的32位彩色數(shù)據(jù)的前24位，分別代表R、G、B。（4）查看主函數(shù)(main.c)在LCD上顯示256色圖形的關(guān)鍵是填充二級顯示緩沖，將顯示象素的24位顏色信息寫入LCDBuffer。將RGB三種基本顏色按一定比例混合即可構(gòu)成更復(fù)雜的顏色，每個象素的三種基本顏色分別占一個字節(jié)，可以方便的在程序里改寫各基本顏色的數(shù)值，從而改變該象素的混合顏色。例如向位于(x,y)坐標的像素填充紅色，對應(yīng)代碼為：LCDBuffer[x][y]=0xe0;屏幕的左上角為坐標原點，x軸向右依次增加到320，y軸向下依次增加到240.3.將示例程序下載到開發(fā)板上，調(diào)試并查看程序運行結(jié)果。4.在消化吸收示例程序的main.c文件的基礎(chǔ)上，按照老師的現(xiàn)場要求，修改或重寫main.c文件中的main函數(shù)，編寫自己的ARM程序，實現(xiàn)LCD顯示和ARM動態(tài)程序設(shè)計。5.編譯、下載與調(diào)試自編程序。七、思考題1）ARM程序在線調(diào)試時主要進行哪些設(shè)置？2）寫出ARM程序設(shè)計中main函數(shù)常用的程序框架。

實驗二嵌入式操作系統(tǒng)程序設(shè)計一、實驗?zāi)康?．了解μC/OS-Ⅱ內(nèi)核的主要結(jié)構(gòu)。2．掌握μC/OS-Ⅱ程序設(shè)計的基本方法。3．學(xué)習(xí)使用嵌入式系統(tǒng)繪圖的API函數(shù)。理解繪圖設(shè)備上下文（DC）在多任務(wù)操作系統(tǒng)中的作用。會使用繪圖設(shè)備上下文（DC）在屏幕上繪制一個圓角矩形和一個圓。了解繪制動畫防止閃爍的基本原理，可以實現(xiàn)無閃爍的動畫。4．學(xué)習(xí)使用系統(tǒng)的消息循環(huán)。掌握如何通過系統(tǒng)的消息循環(huán)來響應(yīng)鍵盤任務(wù)的消息，同時學(xué)會使用圖形模式下的液晶屏文字顯示函數(shù)。二、實驗內(nèi)容（4學(xué)時）1．學(xué)習(xí)μC/OS-Ⅱ的編程方法。2．編寫幾個簡單任務(wù)，在超級終端上觀察任務(wù)的切換。3．通過使用嵌入式系統(tǒng)的繪圖API函數(shù)，首先，在屏幕上繪制一個圓角矩形和一個整圓。然后，再在屏幕上無閃爍的繪制一個移動的正弦波。4．通過使用消息隊列接收鍵盤任務(wù)發(fā)出的按鍵消息，并把對應(yīng)按鍵的字符顯示在液晶屏和PC機的終端上。三、預(yù)備知識1．掌握在ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境中編寫和調(diào)試程序的基本過程。2．了解ARM7處理器的結(jié)構(gòu)。3．了解μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。四、實驗設(shè)備及工具硬件：ARM嵌入式開發(fā)平臺、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC機。軟件：PC機操作系Win2000、ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動程序、超級終端通訊程序。五、實驗原理（一）μC/OS-Ⅱ程序編寫基礎(chǔ)為了使μC/OS-Ⅱ可以正常運行，硬件初始化和配置文件也是必須的。STARTUP目錄下的文件還包括中斷處理，時鐘，串口通信等基本功能函數(shù)。在文件main.c中給出了應(yīng)用程序的基本框架，包括初始化和多任務(wù)的創(chuàng)建，啟動等。在μC/OS-Ⅱ中創(chuàng)建一個任務(wù)的步驟如下：1）在程序開頭定義任務(wù)堆棧，任務(wù)函數(shù)聲明和任務(wù)優(yōu)先級：OS_STKTaskName_Stack[STACKSIZE]={0,};//任務(wù)堆棧voidTaskName(void*Id);//任務(wù)函數(shù)#defineTaskName_PrioN//任務(wù)優(yōu)先級2）在main()函數(shù)中調(diào)用OSStart()函數(shù)之前用下列語句創(chuàng)建任務(wù)：OSTaskCreate(TaskName,(void*)0,(OS_STK*)&TaskName_Stack[STACKSIZE-1],TaskName_Prio);OSTaskCreate()函數(shù)的原型是：INT8UOSTaskCreate(void(*task)(void*pd),void*p_arg,OS_STK*ptos,INT8Uprio);需要將任務(wù)函數(shù)TaskName，任務(wù)堆棧TaskName_Stack，任務(wù)優(yōu)先級TaskName_Prio三個參數(shù)傳給OSTaskCreate()函數(shù)。根據(jù)任務(wù)函數(shù)的內(nèi)容決定堆棧大小，宏STACKSIZE定義為4KB，可以在此基數(shù)上乘倍。任務(wù)優(yōu)先級越高，TaskName_Prio值越?。沪藽/OS-Ⅱ可以管理64個任務(wù)，由OSInit()創(chuàng)建的空閑任務(wù)的優(yōu)先級最低為63；μC/OS-Ⅱ保留4個最高和4個最低優(yōu)先級，用戶任務(wù)可以使用其余56個優(yōu)先級值。3）編寫任務(wù)函數(shù)內(nèi)容：voidTaskName(void*Id){//添入任務(wù)初始化語句for(;;){//添入任務(wù)循環(huán)內(nèi)容OSTimeDly(SusPendTime);//掛起一定時間，以使其他任務(wù)可以占用CPU}}μC/OS-Ⅱ至少要有一個任務(wù)，這里首先創(chuàng)建一個系統(tǒng)任務(wù)SYS_Task，其中由語句OSRunning=TRUE;//使能μC/OS-Ⅱ運行uHALr_InstallSystemTimer();啟動系統(tǒng)時鐘和多任務(wù)切換。為了驗證μC/OS-Ⅱ多任務(wù)切換的進行，再編寫兩個簡單的任務(wù)，分別在超級終端上輸出runtask1和runtask2?？梢詤⒖糾ain.c的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建多個不同功能的任務(wù)，觀察個任務(wù)的切換。（二）完善的μC/OS-Ⅱ開發(fā)框架需要說明的是，μC/OS-Ⅱ作為一個實時操作系統(tǒng)只提供了多任務(wù)調(diào)度等基本功能，這在實際應(yīng)用中顯然是不夠的。除了移植好的操作系統(tǒng)內(nèi)核部分，還必須有文件系統(tǒng)，全部硬件的驅(qū)動程序，圖形API，控件函數(shù)，綜合提高的消息函數(shù)以及幾個系統(tǒng)必須的基本任務(wù)，象鍵盤，觸摸屏，LCD刷新等。有了這些，μC/OS-Ⅱ才能實現(xiàn)復(fù)雜的功能。特殊需求的地方還需要像USB通信協(xié)議，TCP/IP協(xié)議等更復(fù)雜的軟件模塊。實驗系統(tǒng)提供的μC/OS-Ⅱ庫文件中包含了上述大部分功能，基于庫的開發(fā)變的非常簡單，在基本的程序框架下應(yīng)用實驗系統(tǒng)提供的豐富API函數(shù)即可。實際開發(fā)中，用戶的工程中無需包括μC/OS-Ⅱ的源代碼，只需要包括庫文件即可。當然，用戶也可以了解庫中部分代碼的源文件，可以根據(jù)自己的需求就行重新編譯，也可以對自己的一系列源文件生成一個專門的庫，方便自己后續(xù)工作。μC/OS-Ⅱ的開發(fā)中，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)是綁在一起編譯的，所生成的system.bin文件是唯一的可執(zhí)行文件，其中包括了所需要的μC/OS-Ⅱ代碼和被用到的驅(qū)動程序等函數(shù)代碼，以及應(yīng)用程序的代碼。system.bin文件是存放在平臺的16MFLASH中的，在系統(tǒng)啟動時由BIOS依靠文件系統(tǒng)從FLASH中讀入到SDRAM中，然后把控制轉(zhuǎn)移到該代碼上，完成所謂的引導(dǎo)。而BIOS是存儲在另外的ROM中的。本實驗提供了基于庫的μC/OS-Ⅱ開發(fā)框架，可以打開工程進行了解。圖3-3是ADS環(huán)境下看到的該框架的文件組成，還可以展開各目錄查看更多的文件信息。圖3-3ADS下框架文件構(gòu)成可以看出，STARTUP下的都是最基本的硬件初始化和配置文件；Ucos_lib.a是ADS環(huán)境下的庫；SRC是用戶編寫的工程文件；μC/OS-Ⅱ下都是系統(tǒng)用到的頭文件，其中ADD下是添加的基本系統(tǒng)任務(wù)和消息函數(shù)的相關(guān)頭文件。INC下主要是硬件驅(qū)動程序的頭文件。Init下的幾個文件是ADS環(huán)境下配置存儲器及堆棧的，和μC/OS-Ⅱ無直接關(guān)系。打開Main.c文件，可以看到一個應(yīng)用工程的基本框架，在這個實驗中，所謂的應(yīng)用很簡單，就是在LCD上顯示“Helloworld!”，大部分代碼都是框架。用戶可以在這些代碼的基礎(chǔ)上進行應(yīng)用開發(fā)，創(chuàng)建新任務(wù)，編寫必要的函數(shù)。當然，如果針對特定的項目有相對獨立并集中的一些函數(shù)則最好新建源文件和頭文件，以方便管理，這些用戶新建的源文件可以放到SRC目錄下，在編譯環(huán)境下用AddFiles命令加入對應(yīng)位置。下面是Main()函數(shù)中的內(nèi)容：intmain(void){ARMTargetInit();//開發(fā)板初始化OSInit();//操作系統(tǒng)初始化uHALr_ResetMMU();//復(fù)位MMULCD_Init();//初始化LCD模塊LCD_printf("LCDinitializationisOK\n");//向液晶屏輸出數(shù)據(jù)initOSGUI();//初始化圖形界面LoadFont();//調(diào)Unicode字庫LoadConfigSys();//使用config.sys文件配置系統(tǒng)設(shè)置LCD_printf("CreatetaskonμC/OS-Ⅱ...\n");OSTaskCreate(Main_Task,(void*)0,(OS_STK*)&Main_Stack[STACKSIZE*8-1],Main_Task_Prio);//創(chuàng)建系統(tǒng)任務(wù)OSAddTask_Init();//創(chuàng)建系統(tǒng)附加任務(wù)LCD_printf("StartingμC/OS-Ⅱ...\n");LCD_printf("Enteringgraphmode...\n");LCD_ChangeMode(DspGraMode);//變LCD顯示模式為圖形模式InitRtc();//初始化系統(tǒng)時鐘Nand_Rw_Sem=OSSemCreate(1);//創(chuàng)建Nand-Flash讀寫控制權(quán)旗語,初值為1滿足互斥條件OSStart();//操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度開始//不會執(zhí)行到這里return0;}main()函數(shù)中調(diào)用了必要的初始化函數(shù)，創(chuàng)建了系統(tǒng)任務(wù)和用戶任務(wù)，然后啟動系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度。建議用戶不要改動該函數(shù)中的初始化過程，但可以按本實驗第一部分所述的任務(wù)創(chuàng)建方法來創(chuàng)建更多的任務(wù)，注意每個任務(wù)必須具有不同的優(yōu)先級。（三）繪圖的API函數(shù)請查閱附錄API函數(shù)，在Display.h中定義了和繪圖顯示有關(guān)的數(shù)據(jù)類型和函數(shù)原型。在μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)環(huán)境下，繪圖必須通過使用繪圖設(shè)備上下文（DC）來實現(xiàn)。繪圖設(shè)備上下文（DC）中包括了與繪圖相關(guān)的信息，比如：畫筆的寬度、繪圖的原點等等。這樣，在多任務(wù)系統(tǒng)中，不同的任務(wù)通過不同的繪圖設(shè)備上下文（DC）繪圖才不會互相影響。繪圖設(shè)備上下文（DC）的結(jié)構(gòu)定義如下：typedefstruct{intDrawPointx;intDrawPointy;//繪圖所使用的坐標點intPenWidth;//畫筆寬度U32PenMode;//畫筆模式COLORREFPenColor;//畫筆的顏色intDrawOrgx;//繪圖的坐標原點位置intDrawOrgy;intWndOrgx;//繪圖的窗口坐標位置intWndOrgy;intDrawRangex;//繪圖的區(qū)域范圍intDrawRangey;structRECTDrawRect;//繪圖的有效范圍U8bUpdataBuffer;//是否更新后臺緩沖區(qū)及顯示U32Fontcolor;//字符顏色}DC,*PDC與繪圖設(shè)備上下文（DC）有關(guān)的函數(shù)有：initOSDC()用來初始化系統(tǒng)的DC，為DC動態(tài)內(nèi)存開辟空間；CreateDC()和DestoryDC(PDCpdc)分別用來創(chuàng)建和刪除DC，前者返回所創(chuàng)建的DC指針，后者則釋放DC的內(nèi)存空間。和繪圖有關(guān)的函數(shù)有TextOut()，LineTo()，F(xiàn)illRect()，Circle()，ShowBmp()等常見的圖形函數(shù)，用戶可以查看附錄API函數(shù)顯示部分，嘗試使用這些函數(shù)。在μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)中，液晶顯示屏的刷新是通過Lcd_Fresh_Task任務(wù)完成的，該任務(wù)是在系統(tǒng)附加任務(wù)初始化函數(shù)OSAddTask_Init()中定義的，該函數(shù)開辟了LCD刷新任務(wù)，觸摸屏任務(wù)，鍵盤任務(wù)等。繪圖首先是在繪圖緩沖區(qū)中完成的，然后系統(tǒng)自動（也可以通過設(shè)置繪圖設(shè)備上下文參數(shù)，不讓系統(tǒng)自動刷新）向Lcd_Fresh_Task發(fā)送更新消息。其流程圖如圖4-1所示：圖4-1繪圖流程因為繪圖是在后臺進行的，繪制完成之后，再更新到液晶屏上，所以，在繪圖的時候不用擔心反覆的擦除屏幕會引起屏幕的閃爍，這樣，可以很方便的實現(xiàn)動畫無閃爍的顯示。繪制完一次圖形以后，必須要使用OSTimeDly()給出一定時間的延時（推薦用200），同時使Main_Task任務(wù)主動讓出對CPU的控制權(quán)，使Lcd_Fresh_Task任務(wù)可以完成刷新。（四）圖形系統(tǒng)的消息循環(huán)通常在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，任務(wù)之間的通訊是通過發(fā)送消息來實現(xiàn)的。消息隊列是μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的一種通信機制，它可以使一個任務(wù)或者中斷服務(wù)程序向另一個任務(wù)發(fā)送以指針方式定義的變量。μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)提供了若干對消息隊列進行操作的函數(shù)，例如OSQCreate()，OSQPend()，OSQPost()等，都定義在OS_Q.C中。但是，在將μC/OS-Ⅱ移植到本ARM嵌入式開發(fā)平臺時，對消息隊列相關(guān)函數(shù)又作了提高，使得程序中對消息隊列的使用變得更加簡單易行。請參考附錄API函數(shù)系統(tǒng)消息部分，開發(fā)平臺的消息隊列相關(guān)函數(shù)定義在OSMessage.h中。程序中可以用OSCreateMessage()函數(shù)為某個控件創(chuàng)建消息，用SendMessage()函數(shù)將該消息發(fā)送到消息隊列中，用WaitMessage()函數(shù)等待消息，用DeleteMessage()函數(shù)刪除消息。消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：typedefstruct{POS_CtrlpOSCtrl;//消息所發(fā)到的窗口(控件)，為NULL時指桌面U32Message;//消息類型U32WParam;//消息參數(shù)U32LParam;//消息參數(shù)}OSMSG,*POSMSG;下面是平臺的基本消息類型定義：#defineOSM_KEY1//鍵盤消息#defineOSM_TOUCH_SCREEN2//觸摸屏消息#defineOSM_SERIAL100//串口收到數(shù)據(jù)的消息#defineOSM_LISTCTRL_SELCHANGE1001//列表框的選擇被改變的消息#defineOSM_LISTCTRL_SELDBCLICK1002//列表框的選擇雙擊消息#defineOSM_BUTTON_CLICK1003//單擊按鈕消息下面是各基本消息類型的參數(shù)說明：MessageWParamLParamOSM_KEY鍵盤掃描碼OSM_TOUCH_SCREEN低16位＝觸摸點x坐標值高16位＝觸摸點y坐標值觸摸動作OSM_LISTCTRL_SELCHANGECtrlIDCurrentSelOSM_LISTCTRL_SELDBCLICKCtrlIDCurrentSelOSM_BUTTON_CLICKCtrlID對于鍵盤消息來說其類型pMsg->Message＝OSM_KEY，參數(shù)pMsg->WParam則是按鍵的鍵碼（pMsg是指向該消息結(jié)構(gòu)體的指針）。鍵盤中斷服務(wù)程序只向鍵盤郵箱（郵箱是μC/OS-Ⅱ的另一種通信機制）中發(fā)送一個消息，通知鍵盤掃描任務(wù)發(fā)生按鍵事件：voidISR_Key(){OSMboxPost(Key_MailBox,(void*)1);}當鍵盤掃描任務(wù)等到該郵箱的消息后就會從鍵盤掃描芯片讀取掃描碼，繼而將該掃描碼對應(yīng)的鍵碼用鍵盤消息發(fā)送到消息隊列：voidKey_Scan_Task(void*Id)//鍵盤掃描任務(wù){(diào)U32key;INT8Uerr;POSMSGpmsg;Uart_Printf("beginkeytask\n");for(;;){OSMboxPend(Key_MailBox,0,&err);key=ZLG7289_ReadKey();if(key>=64)continue;pmsg=OSCreateMessage(NULL,OSM_KEY,KeyBoard_Map[key],0);if(pmsg)SendMessage(pmsg);}}所謂的系統(tǒng)消息循環(huán)如圖4-2所示：圖4-2系統(tǒng)的消息循環(huán)應(yīng)用程序在Main_Task任務(wù)中等待消息，并對該消息進行判斷和處理，如果是鍵盤消息則提取出鍵碼，變換為對應(yīng)字符，然后將其顯示到液晶屏上。在圖形模式下，液晶屏的文字輸出函數(shù)是TextOut()，實際是通過在圖形方式下繪圖完成文字顯示的。此函數(shù)輸出的字符數(shù)組必須是基于雙字節(jié)Unicode編碼的。在程序中可以使用Int2Unicode()和strChar2Unicode()兩個函數(shù)分別將整形數(shù)或ASCII字符轉(zhuǎn)換為Unicode字符串。這部分內(nèi)容請參考附錄API函數(shù)，在Ustring.h定義。六、實驗步驟（一）嵌入式操作系統(tǒng)基本程序設(shè)計1．查看實驗示例程序，學(xué)習(xí)μC/OS-Ⅱ任務(wù)創(chuàng)建和延時的程序編寫方法。2.編寫多任務(wù)程序，要求實現(xiàn)：任務(wù)1不停的向串口打印“Task1”，任務(wù)2向不同的串口打印“Task2”，任務(wù)3不停的向串口打印“Task3”。打印的規(guī)律為：121213，循環(huán)打印。效果如下：Task1Task2Task1Task2Task1Task33.編譯、調(diào)試所編寫的程序。（二）繪圖的API函數(shù)1、新建工程，將“Exp4-1繪圖的API函數(shù)”中的文件加入工程。2、編輯Main.c文件，在Main_Task任務(wù)中加入代碼。使用操作系統(tǒng)的繪圖API函數(shù)，繪制出如圖4-3所示的圖形。圖4-3繪制的圖形提示：1）繪制整個圓可以用Circle函數(shù)，繪制直線用LineTo函數(shù)，繪制圓弧用ArcTo函數(shù)。調(diào)試的過程中可以在每次調(diào)用繪圖函數(shù)之后調(diào)用OSTimeDly()函數(shù)，使系統(tǒng)更新顯示，輸出到液晶屏上。2）為方便繪圖，可使用SetDrawOrg函數(shù)設(shè)置繪圖的原點。3）因為本次實驗不用系統(tǒng)的字符顯示，所以，可以去掉Main()函數(shù)中LoadFont()函數(shù)，以節(jié)省系統(tǒng)啟動的時間。3、用ADS1.2編譯、下載并調(diào)試上述程序，檢查運行結(jié)果。4、在屏幕上無閃爍的繪制一個移動的正弦波。提示：1）繪制正弦波等有數(shù)學(xué)表達式的曲線時，可以根據(jù)平面幾何的知識通過數(shù)學(xué)計算得到曲線上點的坐標，然后用線段連起來構(gòu)成整個曲線。兩幀畫面之間可以清屏擦掉原來圖形，然后重畫新圖形。2）因為繪圖需要使用sin()函數(shù)，所以需要在main.c中加入#include<math.h>。5、用ADS1.2編譯、下載并調(diào)試上述程序，檢查運行結(jié)果。（三）圖形系統(tǒng)的消息循環(huán)7、新建工程，將“Exp4-2系統(tǒng)的消息循環(huán)”中的文件加入工程。8、編輯Main_Task任務(wù)中的代碼，理解如何實現(xiàn)消息循環(huán)。即：等待消息、處理（響應(yīng)）消息、刪除消息。提示：1）使用WaitMessage(0)接收消息，通常等待時間設(shè)置為無限長。2）系統(tǒng)的消息循環(huán)是一個無限循環(huán)。3）收到消息以后（即WaitMessage()函數(shù)返回后），通過判斷消息結(jié)構(gòu)中Message成員來判斷消息類型。如果是鍵盤消息，則Message的值為OSM_KEY，WParam參數(shù)存儲的是按鍵的鍵碼，LParam參數(shù)存儲的是同時按下的功能鍵（如果沒有，則為0）。4）開始等待下一條消息之前必須使用DeleteMessage刪除消息，釋放系統(tǒng)的內(nèi)存空間。9、編寫鍵盤消息響應(yīng)函數(shù)onKey()，處理鍵盤的消息。當有鍵盤消息收到的時候，把按鍵字符顯示在液晶屏上，同時，發(fā)送給PC機的終端。提示：1）通過Uart_Printf()函數(shù)向串行口發(fā)送鍵面字符串。10、用ARMADS1.2編譯、下載并調(diào)試上述程序，檢查運行結(jié)果。12、在學(xué)習(xí)和調(diào)試上述例子程序的基礎(chǔ)上，按照教師現(xiàn)場的要求，編寫一個結(jié)合進程通信和繪圖函數(shù)的綜合程序，要求最終程序能夠通過開發(fā)板自啟動運行。七、思考題1．若循環(huán)打印出序列121213，各任務(wù)的循環(huán)周期和優(yōu)先級應(yīng)如何設(shè)置？2．結(jié)合自己實驗種的體會，談一下μC/OS-Ⅱ有什么優(yōu)勢？

附錄嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用編程API函數(shù)1．顯示部分Display.h相關(guān)結(jié)構(gòu)：typedefstruct{intDrawPointx;intDrawPointy;//繪圖所使用的坐標點intPenWidth;//畫筆寬度U32PenMode;//畫筆模式COLORREFPenColor;//畫筆的顏色intDrawOrgx;//繪圖的坐標原點位置intDrawOrgy;intWndOrgx;//繪圖的窗口坐標位置intWndOrgy;intDrawRangex;//繪圖的區(qū)域范圍intDrawRangey;structRECTDrawRect;//繪圖的有效范圍U8bUpdataBuffer;//是否更新后臺緩沖區(qū)及顯示U32Fontcolor;//字符顏色}DC,*PDCtypedefstruct{intleft;inttop;intright;intbottom;}structRECT相關(guān)函數(shù)：initOSDC定義：voidinitOSDC()功能：初始化系統(tǒng)的繪圖設(shè)備上下文（DC），為DC的動態(tài)分配開辟內(nèi)存空間CreateDC定義：PDCCreateDC()功能：創(chuàng)建一個繪圖設(shè)備上下文（DC），返回指向DC的指針DestoryDC定義：voidDestoryDC(PDCpdc)功能：刪除繪圖設(shè)備上下文（DC），釋放相應(yīng)的資源參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針SetPixel定義：voidSetPixel(PDCpdc,intx,inty,COLORREFcolor)功能：設(shè)置指定點的像素顏色到LCD的后臺緩沖區(qū)，LCD范圍以外的點將被忽略參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：指定的像素座標color：指定的像素的顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。SetPixelOR定義：voidSetPixelOR(PDCpdc,intx,inty,COLORREFcolor)功能：設(shè)置指定點的像素顏色和LCD的后臺緩沖區(qū)的對應(yīng)點或運算，LCD范圍以外的點將被忽略參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：指定的像素座標color：指定的像素的顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。SetPixelAND定義：voidSetPixelAND(PDCpdc,intx,inty,COLORREFcolor)功能：設(shè)置指定點的像素顏色和LCD的后臺緩沖區(qū)的對應(yīng)點與運算，LCD范圍以外的點將被忽略參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：指定的像素座標color：指定的像素的顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。SetPixelXOR定義：voidSetPixelXOR(PDCpdc,intx,inty,COLORREFcolor)功能：設(shè)置指定點的像素顏色和LCD的后臺緩沖區(qū)的對應(yīng)點異或運算，LCD范圍以外的點將被忽略參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：指定的像素座標color：指定的像素的顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。GetFontHeight定義：intGetFontHeight(U8fnt)功能：返回指定字體的高度參數(shù)說明：fnt：輸出字體的大小型號，可以是表1-1數(shù)值中的一種：表1-1字體大小字體的型號數(shù)值說明FONTSIZE_SMALL1小字體模式，12x12字符FONTSIZE_MIDDLE2中字體模式，16x16字符FONTSIZE_BIG3大字體模式，24x24字符TextOut定義：voidTextOut(PDCpdc,intx,inty,U16*ch,U8bunicode,U8fnt)功能：在LCD屏幕上顯示文字參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：所輸出文字左上角的屏幕坐標ch：指向輸出文字字符串的指針bunicode：是否為Unicode編碼，如果是TRUE，表示ch指向的字符串為Unicode字符集；如果為FALSE，表示表示ch指向的字符串為GB字符集。fnt：指定字體的大小型號，可以是表1-1數(shù)值中的一種或上表1-2的數(shù)值：表1-2字的顯示方式顯示模式數(shù)值說明FONT_NORMAL0正常顯示FONT_TRANSPARENT4透明背景FONT_BLACKBK8黑底白字TextOutRect定義：voidTextOutRect(PDCpdc,structRECT*prect,U16*ch,U8bunicode,U8fnt,U32outmode)功能：在指定矩形的范圍內(nèi)顯示文字，超出的部分將被裁減參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針prect：所輸出文字的矩形范圍ch：指向輸出文字字符串的指針bunicode：是否為Unicode編碼，如果是TRUE，表示ch指向的字符串為Unicode字符集；如果為FALSE，表示表示ch指向的字符串為GB字符集。fnt：指定字體的大小型號，可以是表1-1數(shù)值中的一種或表1-2的數(shù)值outmode：指定矩形中文字的對齊方式，可以是表1-3中的數(shù)值表1-3矩形中文字的對齊方式對齊方式數(shù)值說明TEXTOUT_LEFT_UP0文字從左上角開始TEXTOUT_MID_X1水平居中TEXTOUT_MID_Y2垂直居中MoveTo定義：voidMoveTo(PDCpdc,intx,inty)功能：把繪圖點移動到指定的坐標參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：移動畫筆到繪圖點的屏幕坐標LineTo定義：voidLineTo(PDCpdc,intx,inty)功能：在屏幕上畫線。從當前畫筆的位置畫直線到指定的坐標位置，并使畫筆停留在當前指定的位置參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：直線繪圖目的點的屏幕坐標DrawRectFrame定義：voidDrawRectFrame(PDCpdc,intleft,inttop,intright,intbottom)功能：在屏幕上繪制指定大小的矩形方框。參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針left：繪制矩形的左邊框位置right：繪制矩形的右邊框位置top：繪制矩形的上邊框位置bottom：繪制矩形的下邊框位置DrawRectFrame2定義：voidDrawRectFrame2(PDCpdc,structRECT*rect)功能：在屏幕上繪制指定大小的矩形方框。參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針rect：繪制矩形的位置及大小FillRect定義：voidFillRect(PDCpdc,intleft,inttop,intright,intbottom,U32DrawMode,COLORREFcolor)功能：在屏幕上填充指定大小的矩形。參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針left：繪制矩形的左邊框位置right：繪制矩形的右邊框位置top：繪制矩形的上邊框位置bottom：繪制矩形的下邊框位置DrawMode：矩形的的填充模式和顏色，它的數(shù)值可以是表1-4中的一種和表1-5中的或運算的結(jié)果color：填充的顏色值，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。表1-4繪圖模式繪圖模式數(shù)值說明GRAPH_MODE_NORMAL0x00普通繪圖模式GRAPH_MODE_OR0x10或繪圖模式GRAPH_MODE_AND0x20與繪圖模式GRAPH_MODE_XOR0x30異或繪圖模式表1-5前景顏色圖形顯示模式數(shù)值說明COLOR_BLACK1黑色前景色COLOR_WHITE0白色前景色FillRect2定義：voidFillRect2(PDCpdc,structRECT*rect,U32DrawMode,COLORREFcolor)功能：在屏幕上填充指定大小的矩形。參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針rect：繪制矩形的位置及大小DrawMode：矩形的的填充模式和顏色，它的數(shù)值可以是表1-4中的一種和表1-5中的或運算的結(jié)果。color：填充的顏色值，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。ClearScreen定義：voidClearScreen()功能：清除整個屏幕的繪圖緩沖區(qū)，即：清空LCDBuffer2SetPenWidth定義：U8SetPenWidth(PDCpdc,U8width)功能：設(shè)置畫筆的寬度，并返回以前的畫筆寬度參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針width：畫筆的寬度，默認值是1，即一個像素點寬SetPenMode定義：voidSetPenMode(PDCpdc,U32mode)功能：設(shè)置畫筆畫圖的模式參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針mode：繪圖的更新模式，可以是表1-4數(shù)值中的一種Circle定義：voidCircle(PDCpdc,intx0,inty0,intr)功能：繪制指定圓心和半徑的圓參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x0,y0：圓心坐標r：圓的半徑ArcTo定義：voidArcTo(PDCpdc,intx1,inty1,U8arctype,intR)功能：繪制圓弧，從畫筆的當前位置繪制指定圓心的圓弧到給定的位置參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x1,y1：繪制圓弧的目的位置arctype：圓弧的方向可以是表1-6參數(shù)中的一種：R：圓弧的半徑表1-6圓弧的方向園弧繪制模式數(shù)值說明GRAPH_ARC_BACKWARD0逆時針畫圓GRAPH_ARC_FORWARD1順時針畫圓SetLCDUpdata定義：U8SetLCDUpdata(PDCpdc,U8isUpdata)功能：設(shè)定繪圖的時候是否及時的更新LCD的顯示，返回以前的更新模式參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針isUpdata：是否更新LCD的顯示，可以為TRUE或者FALSE。如果選擇及時更新則每調(diào)用一次繪圖的函數(shù)都要更新LCD的后臺緩沖區(qū)并把后臺緩沖區(qū)復(fù)制到前臺，雖然可以保證繪圖的實時性，但是，總體來講，是降低了繪圖的效率。Draw3DRect定義：voidDraw3DRect(PDCpdc,intleft,inttop,intright,intbotton,COLORREFcolor1,COLORREFcolor2)功能：繪制指定大小和風格的3D邊框的矩形參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針left：繪制矩形的左邊框位置right：繪制矩形的右邊框位置top：繪制矩形的上邊框位置bottom：繪制矩形的下邊框位置color1：左和上的邊框顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。color2：右和下的邊框顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。Draw3DRect2定義：voidDraw3DRect2(PDCpdc,structRECTrect,COLORREFcolor1,COLORREFcolor2)功能：繪制指定大小和風格的3D邊框的矩形參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針rect：繪制矩形的位置及大小color1：左和上的邊框顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。color2：右和下的邊框顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。GetPenWidth定義：U8GetPenWidth(PDCpdc)功能：返回當前繪圖設(shè)備上下文（DC）畫筆的寬度參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針GetPenMode定義：U32GetPenMode(PDCpdc)功能：返回當前繪圖設(shè)備上下文（DC）畫筆的模式參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針SetPenColor定義：U32SetPenColor(PDCpdc,U32color)功能：設(shè)定畫筆的顏色，返回當前繪圖設(shè)備上下文（DC）畫筆的顏色參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針color：畫筆的顏色，高8位為空，接下來的24位分別對應(yīng)RGB顏色的8位碼。GetPenColor定義：U32GetPenColor(PDCpdc)功能：返回當前繪圖設(shè)備上下文（DC）畫筆的顏色參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針GetBmpSize定義：voidGetBmpSize(charfilename[],int*Width,int*Height)功能：取得指定位圖文件位圖的大小參數(shù)說明：filename[]：位圖文件的文件名Width：位圖的寬Height：位圖的高ShowBmp定義：voidShowBmp(PDCpdc,charfilename[],intx,inty)功能：顯示指定的位圖（Bitmap）文件，到指定的坐標參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針filename[]：顯示的位圖（Bitmap）文件名x,y：顯示位圖的左上角坐標SetDrawOrg定義：voidSetDrawOrg(PDCpdc,intx,inty,int*oldx,int*oldy)功能：設(shè)置繪圖設(shè)備上下文（DC）的原點參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：設(shè)定的新原點oldx,oldy：返回的以前原點的位置SetDrawRange定義：voidSetDrawRange(PDCpdc,intx,inty,int*oldx,int*oldy)功能：設(shè)置繪圖設(shè)備上下文（DC）的繪圖范圍參數(shù)說明：pdc：指向繪圖設(shè)備上下文（DC）的指針x,y：設(shè)定的橫向、縱向繪圖的范圍，如果x（或者y）為1，則表示x（或者y）方向的比例隨著y（或者x）方向的范圍按比例縮放。如果參數(shù)為-1，表示方向相反oldx,oldy：返回的以前橫向、縱向繪圖的范圍LineToDelay定義：voidLineToDelay(PDCpdc,intx,inty,intticks)功能：在屏幕上畫線。從當前畫筆的位置畫直線到指定的坐標