4　Nucleus操作系統的嵌入

Nucleus Plus是美國源代碼操作系統商ATI公司推出的新一代嵌入式操作系統，屬于搶先式實時多任務操作系統內核， 95%的代碼使用ANSI C編寫，非常便于移植于各種處理器家族。在通訊、國防、工業控制、航空/航天、鐵路、網絡、POS、自動化控制、智能家電等領域的廣泛應用。

Nucleus Plus通常作為一個C 庫文件實現。實時的Nucleus Plus應用被鏈接到Nucleus Plus庫。目標文件可以下載到目標機，或者放到ROM 里。在一個典型的目標環境，假設所有服務被應用，Nucleus Plus指令集的二進制映象文件需要大概20K 字節的內存。

總的來說，Nucleus Plus極大的提高了實時應用程序的開發工作。這些可以轉變成更低的開發投資和更短的開發周期。自從Nucleus Plus支持應用程序移值到新的處理器系列上以來，應用的開發投資已經被保障了。

4.1多任務系統的實現

Atmel-View實質上還是一個單任務的嵌入式定制系統，現有功能的運用主要基于串行運行。但隨著應用的深入功能模塊的擴展，單任務系統逐漸顯得力不從心。

藍牙模塊的運行需要多任務系統的支持，在藍牙服務的開啟狀態下，需要不斷監聽無線請求，在接受到藍牙傳輸請求后進行傳輸處理。使用單任務方式來支持藍牙服務的監聽顯然是不合理的，那樣Atmel-View將停止運行其功能。

本設計使用Nucleus Plus提供系統級的多任務調度，將Atmel-View模塊和藍牙模塊作為同等的任務進行加載運行。選擇Nucleus Plus作為任務調度系統，在于其易用性、代價小、嵌入式特性。

4.2 初始化

INT_Initialize 子程序在Nucleus Plus系統中是最先運行的。對大多數的目標環境，硬件復位向量必須包含在INT_Initialize 地址中。INT_Initialize 負責所有與目標硬件相關的初始化。與目標硬件相關的初始化通常包括設置不同種類的處理器控制寄存器，中斷向量表，全局的C 數據元素，一些Nucleus Plus變量和系統堆棧指針。當INT_Initialize 完成，控制轉移到高級Nucleus Plus初始化子程序INC_Initialize上。注意控制不會返回INT_Initialize。

INC_Initialize 調用每個Nucleus Plus組件的初始化子程序。在所有Nucleus Plus初始化完成之后，INC_Initialize 調用用戶供應的初始化子程序Application_Initialize。

Application_Initialize 子程序負責定義初始化應用環境。初始化應用任務，郵箱，隊列，管道，信號量，事件集，內存池和其他Nucleus Plus對象都在子程序中被定義。在Application_Initialize 返回后，INC_Initialize 開始初始化任務調度表。

4.3 任務

任務就是目的明確的半獨立程序段。大多數現代實時應用都要求多任務。另外，這些任務的重要等級經常變化。管理這些競爭、實時任務的運行是Nucleus Plus的主要目的。每個任務都有五種狀態：運行、就緒、掛起、中止、完成。

4.4 任務通信與同步

Nucleus Plus 為通信目的提供郵箱(mailbox),隊列(queues),管道(pipes)。郵箱，隊列，管道是獨立的公共設備。任務之間和其他系統設備之間的聯系由應用程序確定。這些通信設備之間主要的差別是數據通信的類型。在Atmel-View模塊和藍牙模塊的進程間通信方式，這里選擇使用隊列和信號量來實現。

4.4.1 隊列的應用

在菜單系統的應用中，需要加入對藍牙模塊的支持。除了構建藍牙設定菜單外，在藍牙進程開啟并實時運行的狀態下，需要通過隊列方式的進程間通信來獲取藍牙進程的傳輸請求狀況。當傳輸請求發生后，菜單系統將及時進行反應，提示用戶當前處于藍牙傳輸過程并且程序阻塞于此。當傳輸結束后，同樣通過隊列消息來得到通知，繼續菜單系統的程序邏輯。

藍牙進程進行藍牙傳輸服務的監控工作，一旦外部傳輸請求發生，藍牙進程將通過調用BTUI_UpdateResponse函數來通知Atmel-View任務，并開始數據接收寫入工作。此函數主要是作為藍牙任務端響應藍牙傳輸相關事件，進而與Atmel-View進行及時有效的溝通、協調工作。當藍牙任務端事件響應時，就調用NU_Send_To_Queue函數，將信息傳遞到隊列Task_bt_queue中。

在MenuMode進行完初始界面繪制后，即刻開始不斷監聽與藍牙模塊共享的隊列Task_bt_queue，在調用函數NU_Receive_From_Queue接收到藍牙傳輸請求后，即彈出信息框通知用戶藍牙傳輸進行中，同時關閉影響藍牙傳輸的紅外接收并設置藍牙傳輸狀態為TRUE，以避免按鍵處理模塊的進行。如此，程序將在藍牙傳輸期間不斷進行while循環隨時監聽Task_bt_queue的新信息情況。直至接收到來自藍牙模塊的傳輸完畢信息，標識著藍牙傳輸工作的完畢，則更新顯示區，重開啟紅外接收并將藍牙傳輸狀態設為FALSE以讓按鍵處理模塊重新進行。

4.4.2 Semaphore的應用

Nucleus Plus 提供信號量(semaphores)，事件集(event groups)和信號(signals)解決信號同步問題。信號量和事件集都是獨立的，公用的設備。任務和其他系統設備的聯系由應用程序決定。在Atmel-View模塊和藍牙模塊的進程間同步方式，這里選擇使用信號量來實現。

在Atmel-View的UI應用中，加載媒體文件訪問存儲卡在所難免，而藍牙模塊的傳輸工作也將把接收到的文件寫入存儲卡中。在藍牙進程和Atmel-View進程同時訪問存儲卡設備時，由于資源重入的不支持將導致資源沖突程序癱瘓的發生。因而，這里使用Nucleus的Semaphore來解決資源競爭問題。

聲明了NU_SEMAPHORE變量后，此變量將在Atmel-View進程和藍牙進程間共享，在訪問沖突資源的時候，調用NU_Obtain_Semaphore和NU_Release_Semaphore函數來將資源訪問模塊包住，從而保證在得到Semaphore后，直至釋放Semaphore前，資源訪問都是安全的，因為另一正要訪問此資源的進程將由于得不到唯一的Semaphore而暫時被自動懸掛起來。

5總結展望

隨著電子相框市場的日趨成熟，技術的不斷發展，功能模塊日益增多，系統架構也變得越發復雜。這使得軟件產品的可用性、易用性、友好性顯得更為重要起來，UI的設計實現是否合理將直接影響這些因素。

市面上流行的不少電子相框的UI設計存在著架構簡陋、復用性差、可擴展性差的問題。本論文的方案主要基于Atmel-View，完成了一套層次化、結構化、易擴展的菜單系統，實現效果良好。并嵌入Nucleus Plus操作系統，實現了菜單系統和藍牙模塊間的進程通信和同步，有效得支持了藍牙模塊。