基于事件—目标驱动的人机界面设计

时钟模块

OSTaskCreate(TimcTCk，(void*)O，&TimeTickStk[]，5)；

时钟任务，使用单片机的时钟中断，可以设置各个任务需要的定时器，通过消息队列发给需要定时的任务。

（1）串口接收数据驱动的有限状态机

为了保证通信的可靠，系统中采用停止等待协议。在发送数据前要对数据打包，接收到数据要先解包，单片机在接收主系统发过来数据包的后需要去掉通信协议字 段，然后对有效数据进行正确的处理。为此，定义了一个Frame-FSM类型的数据结构，用来对接收到的数据进行处理。

typedefstruct{
byte State； ／／当前所处的状态
byte SYM_Plas；／／转义字符标志，若为1，表示需对当前数据转义
bytc DatoLenoth；／／数据长度
byte CheekSum；／／校验和
byte Offset； ／／偏移地址，对应当前接收到的数据在该帧中的位置
byteFrame_Data；／／帧内的有效数据
}Frame_FSM；

利用主机发送过来的消息驱动有限状态机，串口接收数据驱动的有限状态机包括以下几种状态；

① 任意状态。无论单片机原来处于何种状态，收到字符0xaa，都表明1帧新的数据即将开始发送。此时，如果单片机处于1帧正在接收的状态。就会丢弃原数据重新进入收到同步字符状态。

② 任意状态(除了INIT_STATE之外)。无论单片机原来处于何种状态．收到字符0xfc，都表明系统中出现了转义字符。此时，将转义字符标志置1，丢 弃当前接收的数据后返回；每一次进入重建帧处理函数后，系统会首先判断转义字符标志是否为l。若为l，则根据当前字符进行转义(当前字符为0x00，则转 义为Oxaa；当前字符为0x01，则转义为Oxfc；如果为其他字符则丢弃)，然后将转义字符标志重新清O。

③ INIT_STATE，初始状态。在这个状态下，将重建帧的偏移地址和校验和清0，然后等待接收数据。收到起始宇符Oxaa后，将状态转入AA_SYN_STATE；收到其他字符都丢弃不理。

④ AA_SYN_STATE，收到同步字符状态。在这个状态下，MCU将重建帧的偏移地址和校验和清0，然后将状态置为接收源地址状态。

⑤ SRC_ADDR_STATE，收到源地址状态。此时比较源地址是否是主机地址。若是，则转接收目的地址状态；否则，转初始状态。

⑥ DEST_ADDR_STATE，收到目的地址状态。此时比较目的地址是否是MCU地址。若是，则转接收数据长度状态；否则，转初始状态；

⑦ DATA_LEN_STATE，接收数据长度状态。将数据长度备份，转入接收数据状态。

⑧ DATA_STATE，接收正常数据状态。将接收的数据存入接收数组REBUF中，每接收到一个数据就将对应的偏移地址加l，接收数据长度减1，并且计算 此时的校验和。当数据长度减为0时，表明l帧数据已经全部接收完毕，转入检验校验和状态。

⑨ CHECKSUM_STATE，接收校验和状态。将接收的校验和与本地计算的校验和进行比较。如果两者相等，将状态转为INIT_STATE，然后对正确 的数据帧进行处理，并给主系统发送一个确认帧；如果两者不等，丢弃该帧，状态转入INIT_STATE，等待接收新的数据帧。

对应的状态转换图(state transition diagram)如图2所示。

图2 接收数据状态转换图

（2）键值和命令码驱动的有限状态机

这组有限状态机主要依靠用户对菜单的操作进行状态转换，即把键值和命令码作为FSM的激励源，其中键盘消息是最主要的激励源。应用层的FSM具有多种主状 态，用户未按键或者是没有接收到新的数据帧时，状态处于IDLE_STATE；接收到消息后，转入对应的主状态。然后，根据按键的不同或者是接收命令码的 不同，转入对应的子状态进行处理。任务处理完毕，再将状态置为IDLE_STATE，按取消键，可回到上一级状态。

以用户控制云台上下左右转动为例，系统开始处于IDLE_STATE。若用户按云台镜头控制键，则进入云台镜头选择状态，并显示云台镜头控制菜单．选择云 台控制选项后，进入云台方向设置状态；选择向上键，转入向上状态。在该状态执行向上命令操作后，状态重新转入IDLE_STATE，并伴随着输出菜单的相 应变化，按取消键可回到上一级云境选择状态。对于其他按键，系统全部过滤掉不作响应，状态也不进行转换。云台控制的状态转换图如图3所示。

图3 云台控制的状态转换图

3、测试

μC／OS—IIV2.52较以前的版本，增加了两个系统任务一一CPU负荷监测任务与堆栈容量检查任务。这两个任务给程序的调试带来很大的方便。

将系统配置常数OS_TASK_STAT_EN设为l，统计任务OSTaskStat()就会建立。它每秒钟运行1次，计算出当前CPU的利用率，放在一个有符号的8位整数0SCPUUsage中，精确度是l％。

μC／OS-Ⅱ内存是固定分配的，通过0STaskStkChk()可确定每个任务实际需要的最大堆栈空间，根据测得结果合理地分配内存空间。表l是用以上函数测出的系统参数。

表1 系统参数

与MSP430单片机系统相应的调试工具Embedded Workbench，可跟踪程序的运行。通过运行在PC机上Embedded Workberlch能够追踪程序中各种参数的变化，查看单片机内存的使用情况。

结 语

本系统使用μC／OS—II后，系统的总体性能有了很大提高。使用实时操作系统前。运用前后台的程序设计方式。在需要显示较多数据在屏幕上，同时又需要接 收数据时，单片机处理不及时，可以通过调试工具WorkbenCh看到接收缓存接收的数据帧不完整，而不能正确地在屏幕上显示数据。移植操作系统之后，工 作可靠，同时系统的反应速度，即实时性有了很大提高。文中介绍的人机界面与嵌入式主系统是独立的模块，可以灵活地在单片机上加载控制模块，适合应用于各种 嵌入式系统中。