如何实现基于uC/OSII多任务的STM32报警模块的设计？

小作品简介

　　这个小作品是uCOSII多任务系统的简单应用，使MCU（STM32F103）可以“同时”执行多个任务。并使用邮箱在多任务系统中通信。如果需要可以在文字末尾下载到完整的工程，其中System文件夹中3个文件由原子提供，提供了一些函数，便于编程和debug，具体可参看原子官方的教程。
　　




（本作品由于没有电机驱动，所以用三个三极管将就，这是不规范操作，效果也一般）
本工程中创建了5个任务，并设置最多为12个任务。分别是：
1. led0_task：控制LED灯的亮灭
2. MQ2_task : 检测烟雾传感器的值
3. FC_task : 检测是否有火焰
4. Alter_task : 接受邮箱信息，决定是否分通过蜂鸣器报警，启动电风扇。
5. LIGHT_task : 控制一个三色LED
由于是该模块与其他模块有通讯，工程中添加了无线模块驱动和初始化程序。假设不需要无线模块，注释初始化代码即可。硬件模块是一些常用模块，可以在网络上查看其简介

• 元件清单
  
  
  
  
  • MQ2烟雾传感器
    
  • NRF24L01无线模块
    
  • 火焰传感器（2个）
    
  • 蜂鸣器
    
  • 直流电机
    
  • 三色LED灯
    
  • L298N电机驱动模块
    
  • STM32F103c8t6最小系统
    
    
  
  
• 硬件连线
  
  
  
  
  
  • 1号引脚 -> GND
    
  • 2号引脚 -> VCC
    
  • 3号引脚 -> PA4
    
  • 4号引脚 -> PB9
    
  • 5号引脚 -> PA5
    
  • 6号引脚 -> PA7
    
  • 7号引脚 -> PA6
    
  • 8号引脚 -> PA10
    
    
  • A：DO -> GPIOB.5
    
  • B : DO -> GPIOB.6
    
    
  • 电机信号线 -> PB0
    
  • MQ2数字接口 -> GPIOA.1 （模数转化）
    
  • 火焰传感器
    
    
  • 无线模块：
    
    
    
  
  

主要程序
#define START_TASK_PRIO     10
#define START_STK_SIZE      64
OS_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
void start_task(void *pdata);


这部分定义了开始任务的堆栈大小和任务函数，其他任务同理。


OS_EVENT *msg_mq2;         
OS_EVENT *msg_fire;
OS_EVENT *msg_light;
OS_EVENT *msg_Wcolor;


这里定义了OS_EVENT类型的指针，用来创建邮箱。


int main(void)
{   
     Sys_Init(); //ÍâÉè³õʼ»¯
     OSInit();   //ϵͳ³õʼ»¯
     OSTaskCreate(start_task,(void *)0,(OS_STK *)&START_TASK_STK[START_STK_SIZE-1],START_TASK_PRIO);
     OSStart();  //ucosIIÔËÐÐ
}


主函数非常简单，首先对外设进行初始化，比如配置IO口模式，初始化无线模块等，然后初始化ucos系统，创建开始任务，最后开始多任务操作系统，注意OSStart()函数必须有一个以上任务后，才可以调用。


void start_task(void *pdata)
{
    OS_CPU_SR cpu_sr = 0;
    pdata            = pdata;
    msg_mq2          = OSMboxCreate((void*)0);    //´´½¨ÓÊÏä
    msg_fire         = OSMboxCreate((void*)0);
    msg_light        = OSMboxCreate((void*)0);
    msg_Wcolor       = OSMboxCreate((void*)0);
    OS_ENTER_CRITICAL();
    OSTaskCreate(led0_task, (void *)0,(OS_STK *)&LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE-1],  LED0_TASK_PRIO);                        
    OSTaskCreate(MQ2_task,  (void *)0,(OS_STK *)&MQ2_TASK_STK[MQ2_STK_SIZE-1],    MQ2_TASK_PRIO);
    OSTaskCreate(FC_task,   (void *)0,(OS_STK *)&FC_TASK_STK[FC_STK_SIZE-1],      FC_TASK_PRIO);
    OSTaskCreate(Alter_task,(void *)0,(OS_STK *)&Alter_TASK_STK[ALTER_STK_SIZE-1],Alter_TASK_PRIO);
    OSTaskCreate(LIGHT_task,(void *)0,(OS_STK *)&LIGHT_TASK_STK[LIGHT_STK_SIZE-1],LIGHT_TASK_PRIO);
    OSTaskSuspend(START_TASK_PRIO);
    OS_EXIT_CRITICAL();
}


开始函数一个OS_CPU_SR类型的变量，用来存放中断时候任务的状态，然后使用一次pdata，避免因为该指针不被使用，编译器报错或警告。然后创建4个邮箱，任务可以通过向邮箱投递信息或读取信息，来完成任务就的信息交流。接着使用宏关闭中断，确保任务正确的创建，最后开启中断。
　　
　　


void FC_task(void *pdata)
{
    bool fire_alter = false;
    enum color_list test;
//  test = blue;
    for(;;)
    {
        if(FIRE1&&FIRE2)             //判断火源
            fire_alter = false;      //没有火源
        else
            fire_alter = true;  
        OSMboxPost(msg_fire,(void *)&fire_alter);
//      OSMboxPost(msg_Wcolor,(void *)&test);
        printf("%dt",fire_alter);
        delay_ms(1000);         
    }
}


这一部分是发送邮箱的应用，火焰传感模块一旦检测到火焰，就会输出高电平，这个时候通过读取IO口（FIRE1通过一些宏操作，值1表示读取IO为高电平，反之为低电平）的值，判断是否有火焰，并将值赋给bool变量fire_alter。最后通过函数，将fire_alter的值发送给msq_fire邮箱。


void Alter_task(void *pdata)
{
    bool alter = false;
    bool *fire = false;
    bool *mq2  = false;
    for(;;)
    {
        INT8U err;
        fire  = (bool *)OSMboxPend(msg_fire,200,&err);       //¶ÁÈ¡ÓÊÏäµÄÖµ
        mq2   = (bool *)OSMboxPend(msg_mq2, 200,&err);


        alter = *fire || *mq2;
        if(alter)
        {
            printf("Warning!rn");
            BEE   = 1;
            MOTOR = 1;
        }
        else
        {
            printf("OKrn");
            BEE   = 0;
            MOTOR = 0;
        }
        delay_ms(800);
    }
}


这部分对环境异常做出处理。首先定义bool*来读取邮箱的值（读取邮箱返回值的类型是指针变量的）


fire  = (bool *)OSMboxPend(msg_fire,200,&err);


这段表示读取msg_fire邮箱的值，并将返回值强制转化为bool 指针，并赋值给fire。


alter = *fire || *mq2;


fire或mq2指向的值有异常，alter就为真。最后延时800ms。