[提要] 本篇为“uCOS 学习随笔”第四篇。本篇开始将逐一实现上一篇所构思的各个任务。本篇完成电机驱动任务，让小车跑起来。

一、 概述

   在前一步已经初步构建了电机驱动任务，以及电机驱动的实现方式，这一步只是将其实施，让小车动起来。

二、实施

   在实施这一步具体内容前，先做了一个准备工作，即将第三步所构建的程序优化，将新增的通讯功能从 app.c 中剥离出来，构建一个独立的文件：app_USART.c 以及app_USART.h。

   为何要这样做呢？

   在编写二代小车示例程序时，为了减少初学者的困难，将所有的内容汇集于一个文件，这样编译是比较简单了，而且也不必考虑变量的作用域，不必声明 public、extern。为了便于循序渐进，还特意将程序按照追加的功能编排，而不是逻辑上的顺序，本以为效果不错。可随着程序的内容增加，到了最后基本无法阅读了，所以这次吸取教训。

   而且，由于是在 uCOSII 下编程，本身就是多文件工程，应用程序按多文件形式不会增加难度，但对阅读程序有很大帮助。

   所以，从这一步开始，每增加一个功能，会创建一对文件 *.c 和 *.h。

   关于 BSP 部分，还是继续在原来的 BSP.c 中添加，因为每次增加的内容有限，最关键的是，我认为BSP部分不影响对程序逻辑的理解。

   按我的理解，所谓 BSP 程序，是将程序逻辑和硬件隔开的部分，通过 BSP 函数，使得程序逻辑功能的实现可以和硬件无关。不知道我的理解是否合适？

   所以，所有和硬件相关的操作最好设置一个函数，将其隔开。中断服务程序一般为了提高效率，通常会直接操作硬件，本该放置在 BSP 中，但由于中断服务程序中的操作往往和程序功能实现有密切关系，对理解程序帮助很大，所以我还是将其放在对应的应用程序中。从我编写少量的 windows 和 Linux 程序的体验看，由于这些系统均将中断部分包裹在系统中，作为 BSP，所以使用它们的对应功能（如事件、定时器等）时就有些“虚”，有时需要靠“尝试”来理解之，不知各位读者是否有此体会？

   如果日后做产品为了保密，BSP以库的方式提供，那可能应该将中断处理放入库中。此处是学习，以“易于理解”为基本需求。

2.1 实现方式

  电机驱动主要有以下三部分操作：

1) 工作状态控制输出：由 2 个IO口组合实现4种电机工作状态；

2) PWM信号形成：产生125Hz的脉冲信号，根据 PWM 值控制脉冲宽度；

3) 接收电机控制命令：将容易理解、容易处理的电机命令解析，变换为控制用参数，作为前两部分操作的依据。

   第一项操作比较简单，按照电机控制真值表输出相应的电平即可。

   第二项有些难度，首先要生成脉冲周期，利用 Timer2 的 Counter，减计数和自动重加载组合，形成 8ms 的 PWM 周期。

   根据第三步的“电机驱动任务”设计，从硬件初始化开始，逐步构建程序。

2.2 程序构建

第一步：初始化硬件

   电机驱动涉及的硬件有6个I/O输出口和1个定时器，以及定时器中断。

   因为电机驱动频率较低，且由于PCB排版和资源分配的限制，没有使用定时器的硬件 PWM功能，而是在定时器中断服务中由软件控制I/O口实现 PWM输出，所以I/O选择比较灵活。在 BSP 中初始化如下：

……

第二步：定义任务、消息及全局变量
 
……
   用全局变量向Timer2中断服务程序传递信息，因为在中断中使用消息机制怕占用过长的时间；但其它任务向电机驱动任务传递消息采用OS提供的邮箱机制。

第三步：编写中断服务程序

   定时器中断主要任务是产生 PWM 信号，使用 2 个通道比较器方式中断触发 PWM 输出，用Count 归零（Timer2 工作于减计数方式，见初始化程序）中断结束PWM输出。

   因为 PWM 的改变是在电机驱动任务中，所以用全局标志通知中断是否需要修改比较值。

   此外，为了支持PWM为100% 的连续输出，设置了全速标志 FullSpeed。  

   ……
 

第四步：编写电机驱动任务

   电机驱动任务在完成相关初始化之后，进入等到邮件状态，收到邮件后，根据邮件内容设置电机工作状态（正转、反转、惰行、刹车）和PWM值，之后再次进入等待。维持电机工作的任务实际上是中断服务程序完成的。

……
 
   因为设置电机工作状态和硬件强相关，故将其作为BSP函数，内容很简单，就是用STM32库函数中的 I/O 口位操作命令设置相应的输出端即可。

   为了增加点噱头，在将电机PWM命令转化为电机工作状态和PWM值过程中，增加了一点“智能”：因为电机直接从正转到反转电流会很大，故人为插入一个刹车状态，不一定实用，供参考。这样处理就比较复杂，因为左、右电机要处理两次，所以设计了函数，同时定义了电机控制的数据结构，以便于传递参数。

   电机控制参数数据结构：
   ……

   这样将数据结构指针传入函数即可。

   ……
 
   至此，电机驱动任务已完成，只需将左右电机的PWM值通过邮件发送给电机驱动任务即可操作电机。

   为了便于调试，还是按照圆梦小车二代的方式，在通讯中增加一个电机测试命令，为简化，借用小车二代的通讯协议和PC程序，在接收后将原来的PWM值转换为本次所定义的PWM数据格式。

第五步：在通讯任务中增加电机测试命令: MOTOR_PWM

   在命令解析函数 do_Command中增加：
   ……
 
   这样，就可以很方便的用PC通过串口测试电机驱动功能了。

   读者如果有兴趣，可以对照圆梦小车 StepbyStep -3 的程序，看看两种编程方式有何差别？

2.3 调试中所遇到的问题

   程序逻辑没有遇到任何问题，应该说对于 uCOS的理解还是正确的，邮箱的应用一次成功。

   唯一出现问题的还是硬件，不知为何？每次定时器Count归零时，不但将自己的溢出标志置位，还将其它几个通道的中断标志也置位了，导致PWM输出不对，从手册中未找到答案，只好在归零中断时将其它标志清除。

三、结语

   总体来说，电机驱动程序编写还算顺利，只是觉得还有些“散”，似乎还需要进一步“包装”，使应用程序使用时可以更简洁、易懂。

   同时，由于电机是共享资源，目前只有一个测试任务控制，如果有多个任务控制，可能需要设置互斥锁，以免冲突。而且由于邮箱只能存放一份邮件，所以多个任务驱动共同控制时，在发送邮件时似乎需要判断，以免邮件发送失败，导致电机控制无效。

   下一步编写电机电流、电压检测程序，因为和电机驱动关系密切，所以先着手实现。
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2011年1月24日星期一

（注：因文中代码编排较烦，故略去，有兴趣可下载 PDF 文档）

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参考资料：
1、《嵌入式实时操作系统 uC/OS-II（第二版）》邵贝贝 等译 ISBN7-81077-290-2
2、《基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术》周航慈 吴光文著 ISBN978-7-81077-941-8
3、《Cortex-M3 + uCOS-II嵌入式系统开发入门与应用》陈瑶等著 ISBN978-7-115-23105-5
4、《uC/OS-II 标准教程》杨宗德 张兵 著 ISBN978-7-115-20442-4
5、uC/OS-II 官方网站资料
6、STM32LIB V 2.03 库例程和手册