使用ARM9設(shè)計(jì)貪吃蛇游戲的資料總結(jié)

　　本課程設(shè)計(jì)是使用我們學(xué)習(xí)過(guò)的嵌入式系統(tǒng)的有關(guān)知識(shí)，在 ARM9 嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和μC/OS-II 的軟件開(kāi)發(fā)框架下，實(shí)現(xiàn)一個(gè)還有 AD 轉(zhuǎn)換，按鍵，LCD等硬件功能的實(shí)時(shí)多任務(wù)的簡(jiǎn)單貪吃蛇的設(shè)計(jì)。文中首先μC/OSII 系統(tǒng)和 ARM9進(jìn)行了介紹，然后對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析，給出了系統(tǒng)總體上設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行了介紹，緊接著給出了 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，最后介紹了系統(tǒng)的調(diào)試方法和測(cè)試結(jié)果。

　　1、μC /OS-II 操作系統(tǒng) μC/OS-II 是一種可移植的，可植入 ROM 的，可裁剪的，搶占式的，實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核。它被廣泛應(yīng)用于微處理器、微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器。uC/OS-II 只是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，它僅僅包含了任務(wù)調(diào)度，任務(wù)管理，時(shí)間管理，內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信和同步等基本功能。沒(méi)有提供輸入輸出管理，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)等額外的服務(wù)。但由于 uC/OS-II 良好的可擴(kuò)展性和源碼開(kāi)放，這些非必須的功能完全可以由用戶自己根據(jù)需要分別實(shí)現(xiàn)。 uC/OS-II 目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度的搶占式的實(shí)時(shí)內(nèi)核，并在這個(gè)內(nèi)核之上提供最基本的系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量，郵箱，消息隊(duì)列，內(nèi)存管理，中斷管理等

　　μC/OS-II 是專(zhuān)門(mén)為計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的， 絕大部分代碼是用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的。 CPU 硬件相關(guān)部分是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的、總量約 200 行的匯編語(yǔ)言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的 CPU 上。

　　μC /OS-II 中最多可以支持 64 個(gè)任務(wù)，分別對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí) 0～63，其中 0 為最高優(yōu)先級(jí)。63 為最低級(jí)，系統(tǒng)保留了 4 個(gè)最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)和 4 個(gè)最低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，所有用戶可以使用的任務(wù)數(shù)有 56 個(gè)，每個(gè)任務(wù)都有不同的優(yōu)先級(jí)，用戶在創(chuàng)建任務(wù)的時(shí)候定義該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。μC/OS 操作系統(tǒng)中每個(gè)任務(wù)可以有 5 種狀態(tài)：休眠態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、等待或掛起狀態(tài)、中斷態(tài)，在任一個(gè)時(shí)候，任務(wù)的狀態(tài)一定是這 5 種狀態(tài)之一。任務(wù)在等待消息、郵箱或者信號(hào)量等事件的到來(lái)的時(shí)候會(huì)進(jìn)入掛起狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)接到消息以后，則處于就緒狀態(tài)。

　　uC/OS-II 的時(shí)間管理是通過(guò)定時(shí)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該定時(shí)中斷一般為 10毫秒或 100 毫秒發(fā)生一次，時(shí)間頻率取決于用戶對(duì)硬件系統(tǒng)的定時(shí)器編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。中斷發(fā)生的時(shí)間間隔是固定不變的，該中斷也成為一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍。

　　uC/OS-II 要求用戶在定時(shí)中斷的服務(wù)程序中，調(diào)用系統(tǒng)提供的與時(shí)鐘節(jié)拍相關(guān)的系統(tǒng)函數(shù)，例如中斷級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)，系統(tǒng)時(shí)間函數(shù)。在 ANSI C 中是使用 malloc 和 free 兩個(gè)函數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存。但在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，多次這樣的操作會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存碎片，且由于內(nèi)存管理算法的原因，malloc 和 free 的執(zhí)行時(shí)間也是不確定。

　　uC/OS-II 中把連續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)管理。每個(gè)分區(qū)中包含整數(shù)個(gè)大小相同的內(nèi)存塊，但不同分區(qū)之間的內(nèi)存塊大小可以不同。用戶需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)，按塊來(lái)分配內(nèi)存。釋放內(nèi)存時(shí)將該塊放回它以前所屬的分區(qū)，這樣能有效解決碎片問(wèn)題，同時(shí)執(zhí)行時(shí)間也是固定的。

　　對(duì)一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，任務(wù)間的通信和同步是必不可少的。uC/OS-II 中提供了 4 種同步對(duì)象，分別是信號(hào)量，郵箱，消息隊(duì)列和事件。所有這些同步對(duì)象都有創(chuàng)建，等待，發(fā)送，查詢的接口用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信和同步。uC/OS-II 采用的是可剝奪型實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核?？蓜儕Z型的實(shí)時(shí)內(nèi)核在任何時(shí)候都運(yùn)行就緒了的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。 uC/os-II 的任務(wù)調(diào)度是完全基于任務(wù)優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度，也就是最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦處于就緒狀態(tài)，則立即搶占正在運(yùn)行的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理器資源。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，uC/OS-II 規(guī)定所有任務(wù)的優(yōu)先級(jí)不同，因?yàn)槿蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)也同時(shí)唯一標(biāo)志了該任務(wù)本身。

　　隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化產(chǎn)品的普及，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、芯片技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的嵌入式系統(tǒng)再度成為當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。