作者：清华大学摩托罗拉单片机应用开发中心（100084）许庆丰 来源：《电子技术应用》

     摘要：介绍了一种在嵌入式实时操作系统内核（以下简称实时内核）上实现ram盘的方法，配合接受用户命令的shell任务，可实现嵌入式系统的多任务动态加载和监控，扩展了实时内核的应用领域。实时内核采用目前十分流行的免费内核μc/os-ⅱ，硬件不台为通用现场总线控制器系统。

    

    

     关键词：μc/os-ⅱ内核

     嵌入式系统 通用现场总线控制器（gpfc） coldfire

     1 嵌入式rtos

     目前，嵌入式rtos的应用领域越来越广泛。已经有80多个rtos厂商生产面向8位、16位、32位、甚至64位微处理器的rtos产品。商业的实时操作系统如vxworks,psos，vrtx，windowsce等功能完善，提供了完备的开发环境，但大多价格昂贵，不提供源代码（即所谓的黑箱）。用户不了解其工作机制，更不能进行修改和扩展。某些商业系统还要求用户在产品投产后继续支付软件费用。这对于国内的用户开发中小应用系统来说，是一项沉重的负担。而采用开放源代码的实时内核不失为一种选择。开放源代码的另一个好处是用户可以根据具体需要删改和扩展功能。本文将以μc/os-ⅱ在通用网络控制器上的应用为例，说明开放源代码的实时内核在可扩展性方面的优点，以及笔者在使用中的一些心得体会。

     2 通用现场总线控制器

     gpfc（general purpose field bus controller）——通用现场总线控制器是用于加速器数据采集系统中的网络控制器，由德国国家同步辐射实验室（desy）dr.clausen

     matthias领导的研究小组开发。用于不同种类的现场总线、以太网之间的通讯控制，功能相当于不同类型子网之间的网关（关于gpfc的技术细节，感兴趣的读者可以查询desy的主页http://www.desy.de）。系统微控制器采用motorola公司68k家庭的32位mcu

     coldfire 5206e。在33mhz总线频率下能达到17mips的处理能力。由于coldfire将片选逻辑电路、总线控制器、dram控制模块等全部集成在mcu内部，使得外转帐电路室得十分简单。系统配有32mb

     dram和1mb flash ram，并有两个网络接口a和b。该系统的硬件设计非常灵活，网络接口配以不同的驱动电路，可支持以太网、can、profibus、mil1553等多种现场总线，实现网络间的连接和控制。只要采用不同的网络协议，就可以连接不同的子网，实现不同的控制。gpfc配以不同的网络模块可以替代目前广泛使用的vme工控系统，由于舍弃了vme昂贵的机箱、总线板，大幅度减低了主机成本。gpfc系统结构示意如图1所示。

     3 在gpfc上运行rtos

     gpfc的系统软件基于嵌入式实时操作系统，国外是在vxworks上开发的，主要是两个独立的任务分别处理两个网络接口的通讯协议。为了扩展gpfc的应用范围，系统软件包中包含了各种可能用的网络协议，都以独立的任务形式存在。用不上的任务处于休眠状态，如果需要连接某种类型的网络，只要运行针对某种网络协议的任务就行了。

     vxworks价格昂贵，在国内买一套要几十万元人民币。为了满足国内应用要求，笔者希望寻找一种廉价的实时内核，一方面可降低软件方面的成本，同时可根据自己折需要定制软件。经过调研，决定采用当前十分流行的μc/os-ⅱ作为实时内核。

     μc/os-ⅱ是基于优先级的抢占式实时多任务内核，其绝大部分代码是由c写成的。目前已经应用于包括motorola

     68000系列，以及intel 80x86等各种处理器上，在世界控制领域取得了一席之地。μc/os-ⅱ的可应用领域非常广阔，涵盖了几乎所有的实时应用。μc/os-ⅱ是完全免费的，全部源代码都可以从internet上获得。

     μc/os-ⅱ是面向中小型嵌入式系统的。如果包含全部的功能模块（信号量、消息邮箱、消息队列及相关函数），编译后的μc/os-ⅱ内核大约有6kb；如果只保留最核心的代码，则可压缩到3kb，这使得μc/os-ⅱ可以用于更小模块的应用系统。同时，由于系统的可扩展性，稍加修改可以用于更大模块的系统