本文結合LonWorks現場總線的ShortStack技術和基于芯片MSP430F149上嵌入μcos_Ⅱ操作系統的開發的優點，使其應用于多用途智能節點的LON控制網絡。應用程序被移植到目標平臺。此外，對于這種嵌入式系統開發的基本方法也進行了分析。

1 前言

LonWorks現場總線是美國Echelon公司推出的局部操作網絡，它具有統一性、開放性、互操作性及支持多種通信介質等優良性能,是當今最流行的現場總線之一。但是由于LonWorks控制節點的核心神經元芯片（Neuron Chip）的應用處理能力相對較弱，因而對于復雜的應用常使用主從處理器結構，主處理器完成用戶的應用功能，而把Neuron芯片作為通信協處理器。由于可以提高了節點的處理能力，節省資金和開發時間，因此，具有多功能的通用嵌入式主處理器具有很好的應用前景。本文采用的MSP430F149主處理器是TI公司基具有較高的集成度的芯片,簡化了應用系統的硬件設計,適合作為多用途智能節點。

2 ShortStack的介紹和實現

2.1 ShortStack的結構

ShortStack微服務器是Echelon公司提供的一套開發包，其結構圖如下：

圖1 ShortStack結構圖
由圖可看到，主處理器與ShortStack 微服務器通信通過ShortStack API函數來實現，通常使用其中的5個，lonInit（），lonEventHandler（），lonPropagateNv（），lonPollNv（）和lonsendServicePin()。ShortStack Micro Server,運行ShortStack固件，運行LonTalk協議的1～6層；主處理器運行SCI串口驅動程序，運行ShortStack API函數，處理與Lonworks其他節點通信；主處理器應用部分調用ShortStack API函數。主處理器設備的接口支持文件，由Neuron C model file 通過使用ShortStack向導來產生，產生數據表定義網絡變量和收發器參數。而Model file只需要聲明網絡變量NVs，配置屬性CPs和功能模塊FBs，因此，可以不需要熟悉Neuron C。

串行驅動程序為主處理器和從處理器之間提供一個獨立的接口。整個串行驅動程序由兩部分構成：上層驅動程序為主應用程序提供一個接口；底層驅動程序完成與神經元芯片的硬件接口。上層和底層驅動之間的數據交換通過緩沖隊列完成。底層驅動程序與從處理器的通訊包括SCI上傳和SCI下傳兩類，SCI上傳是數據由神經元芯片上傳到主處理器；SCI下傳是數據由主處理器下傳到神經元芯片。

2.2 ShortStack的軟件實現

采用提供的Neuron C模板事例修改編寫。主要修改ldvsci.h和ldvsci.c中與MSP430F149處理器相關的語句。

在ldvsci.h中，修改為：

#define ENABLE_RX_TX() (ME1 | = UTXE0+URXE0)

#define ENABLE_TX_ISR() (IE1 |= 0x80)

#define ENABLE_TX_COMPLETE_ISR() （IFG1|=0x80） //USART0發送標志

#define ENABLE_RX_ISR() (IE1|= 0x40) //enable SCI receive interrupt

#define DISABLE_TX_ISR() (IE1 &= ~0x80)

#define DISABLE_TX_COMPLETE_ISR() (IFG1 &= ~0x80)// USART0發送標志復位

#define DISABLE_RX_ISR() (IE1 &= ~0x40)

#define CHECK_RTS() (P2OUT& 0x02) // check RTS

#define CHECK_CTS() (P2IN& 0x01) // check CTS

#define ASSERT_RTS() (P2OUT &= ~0x02) // assert RTS

#define DEASSERT_RTS() (P2OUT|= 0x01)// deassert RTS

#define DEASSERT_HRDY() (P2OUT |= 0x04)// deassert _HRDY

#define ASSERT_HRDY()(P2OUT &= ~0x04) // assert _HRDY

在ldvsci.h中，修改了void SysResetSCI(void) ，void SysInit(void)，

void SysUpdateWDT(void)， @interrupt void RxInt (void)以及@interrupt void TxInt (void)中與MSP430F149相關的程序。

其他文件做少許改變，其中platform.h定義了BIG_ENDIAN and LITTLE_ENDIAN的區別，對應于哈佛結構和馮．諾伊曼體系結構。由于MSP430F149核是馮．諾伊曼體系結構的，所以ShortStack需用LITTLE_ENDIAN（即高字節存在高位地址）。

2.3 ShortStack的硬件件實現

從處理器（如圖2）采用TP/FT-10F控制模塊，該模塊由微型電路板構成, 包括一個3150 芯片、一塊閃存、一個通信收發器、電源連接器、I/O 口和網絡接口, 其中IO_0～IO_10 為神經元芯片3150 的11 個I/O 管腳用于對控制設備的連接, DataA 和DataB 是FTT- 10收發器與網絡的連接口，它能夠將主處理器經過處理輸出的數據發送到LON 總線，也可以將LON 總線上的消息傳送給主處理器。

主處理器與神經元芯片之間的通信采用SCI模式。SCI接口是一個半雙工串行異步通信接口，通信的格式是：一個起始位，8個數據位和一個停止位（LSB在先）。通信模式的選擇由IO3確定，IO3接地選擇SCI通信模式。IO5、IO6則用來選擇通訊速率。

3 μcos_Ⅱ的移植

μcos_Ⅱ的全部源代碼，共16個文件。移植工作涉及的源文件分為三部分：與處理器無關的代碼部分，這部分代碼完成操作系統的基本功能，包括10個文件，即：OS_CORE.C，OS_MBOX.C，OS_MEM.C，OS_Q.C，OS_SEM .C，OS_TASK.C，OS_TIME.C．OS_FLAG.C，OS MUTEX.C，uCOS_II.H。設置代碼部分，包括OS—CFG.H 和INCLUDES.H 兩個頭文件，用來進行操作系統配置。

圖2 主從處理器連接圖
最主要的部分是與處理器有關部分的代碼，包括一個頭文件OS_CPU.H、一個C代碼文件OS_CPU_C.C 及一個匯編文件OS_CPU_A.ASM，將其移植到MSP430F149處理器上，需要修改這3個與體系結構相關的文件，代碼量大約是500行。下面分別介紹這3個文件的移植。

OS_CPU.H這部分代碼包括數據類型定義、堆棧單位定義、堆棧增長方向定義、關中斷和開中斷的宏定義以及進行任務切換的宏定義等。其中，為了在不同的工作模式下調用系統的底層接口函數不受訪問權限的限制，使用軟中斷SWI。堆棧的單位與CPU的寄存器長度一致，結構常量OS_STK_GROWTH置1，表示堆棧從由高地址向低地址增長。(end)