嵌入式系统程序设计实例

二、系统架构
系统总体结构
初始化模块 电梯控制模块 按键输入模块 LCD显示模块
系统架构（续）
系统总体结构图
系统架构（续）
初始化模块
基础模块，负责初始化电梯算法的数据结 构，同时初始化显示界面，给用户提示信 息和操作说明：
系统架构（续）
电梯控制模块
关键模块，负责电梯当前状态，根据电梯 状态派遣电梯执行停止、运行、开门、关 门等任务；
系统架构（续）
LCD显示模块
本模块通过LCD显示电梯目前的运行信 息
电梯状态 当前位置 电梯内部和外部请求信息 电梯运行的动态效果 乘客请求的英文缩写解释
系统架构（续）
系统运行界面
系统架构（续）
程序主界面按照显示功能被划分为四 大区域，从左到右依次为：
电梯信息显示区域，这个区域位于显示屏 最左侧，显示电梯状态、电梯方向、电梯 位置等信息； 乘客请求信息显示区域，这个区域位于屏 幕中部，该栏的字母和数字具体代表意义 参照下表；
返回
Fra Baidu bibliotek
电梯开门状态流程图
开始 改变状态为关门 Y 向上和向下都 有外部请求？ Y 外部请求置为向下 N N 只有向上或向 下外部请求？ Y 外部请求置为空 N 电梯当前状态 为向上运行？ N 电梯当前状态 为向下运行？ Y 向上和向下都 有外部请求？ Y 外部请求置为向上 外部请求置为空 N
开始
电梯关门状态流程图
流程图
系统架构（续）
按键输入模块
4X5小键盘作为输入端，乘客通过按键 模拟的电梯按钮向系统输入请求信息。系 统使用0－7这8个按键模拟八个楼层按 钮，＋和－这2个按键模拟电梯外部的上、 下行请求按钮，A和B按键用于指示发出 的请求来自于电梯内部还是外部，E代表 输入确认键，*键代表程序结束。按键定 义如下表所示：
REQUEST Request[MAX_FLOOR]; }ELEVATORINFO;
B. 按键输入模块数据结构
/* 当前乘客按键请求结构类型 typedef struct key { int judge; //按键类型：取值可为内部按键（A）、外部按键（B） //确认按键（E）、退出按键（*） */
int floor;
char direction;
//内部按键请求到达的楼层：（0－7）
//外部按键确定的电梯运行方向：上行 //（＋）、下行（－）
int location;
}KEY;
//外部按键所处在的楼层：（0－7）
C. LCD显示模块数据结构
typedef struct fbdev { int fb; unsigned long fb_mem_offset; unsigned long fb_mem;
输入输出部分设计（续）
1. 数据结构描述
自动电梯控制系统的4个模块中，因为初始化 部分工作较少，可以把它和算法模块合并在一 起，即包含主函数的模块（Elevator.c、 Elevator.h）；系统还包括按键输入模块 （Key.c、Key.h）、LCD显示模块（Lcd.c、 Lcd.h），以及几个资源文件，分别为： 24×24点阵字模文件（Hzk24.c）、ASC码 8×8点阵字模文件（Font.c）、开机初始图 片资源文件（Frame.c）、启动界面背景图片 资源文件（Title.c）。
系统功能：
每层电梯入口处设有上行、下行请求按钮，电梯 内设有乘客请求停战的楼层呼叫按钮 有电梯所处位置指示设置，电梯上行、下行状态 指示装置，所有系统请求信息指示装置 每隔一段时间，电梯上升或是下降一层楼，同时 显示电梯上升和下降的信息 电梯到达有停站的楼层后，该楼层有指示装置表 明到达了停站请求楼层，电梯切换为开门状态 系统能够记忆电梯内、外部的所有请求信号，并 按照电梯运行规则依次相应这些请求，每个请求 信号保留至执行后撤除
背景介绍（续）
0 5 A F 1 6 B + 2 7 C 3 8 D * 4 0 E FUN
背景介绍（续）
本程序模拟8层楼间（地下1层， 地上7层）单部电梯运送乘客的整 个工作过程。 利用实验设备的键盘模拟电梯内部 和外部的按键，利用LCD显示器 绘制电梯运行过程以及状态和提示 信息
背景介绍（续）
{ switch(电梯运行状态) {
case 停止状态: 停止处理函数; break; case 运行状态: 运行处理函数;
break;
case 开门状态: 开门处理函数;
break;
case 关门状态: 关门处理函数; break; default: break; } }
电梯停止状态流程图
开始 当前楼层 有请求？ N 上方楼层 有请求？ N 向上扫描 到顶？ Y 定位到底层 改变方向为向 上，状态为运行 改变状态 为开门 Y Y
A. 电梯状态算法模块数据结构
/* Elevator.h */ */ /* 电梯状态：开、关、运行、停止 typedef enum Status { open,
close,
run, stop
}STATUS;
/* 电梯外部请求：向上、向下、向上并且向下、无请求 */ typedef enum OUTReqType { up_request, down_request,
开始 上 当前层上层有内 部请求？外部向 上请求？外部向 上和向下请求？ N 当前运行 方向？ Y Y 下 当前层下层有内 部请求？外部向 下请求？外部向 下和向上请求？ N
改变状态为运行 改变状态为运行
Y
当前层下层有 内部请求？外 部向下请求？ 外部向下和向 上请求？ N 改变状态为无方 向、停止
电梯控制状态转移图（续）
电梯处于开门状态一段时间后必然迁 移到关门状态。 电梯处于关门状态时可以根据是否有 请求迁移到运行状态或者迁移到停止 状态。
电梯状态处理伪代码
电梯各个状态的处理过程，可以依靠 电梯派遣函数，根据通过判定电梯信 息结构体中的电梯状态，调用相应控 制状态的函数来控制电梯的运行，伪 代码如下： 派遣函数(void)
struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
char dev[20];
//设备无关的常值信息
struct fb_var_screeninfo fb_var; //设备无关的数据信息
} FBDEV, *PFBDEV;
C. 其他数据结构
const uint8_t title[]; 面 const uint8_t g_auc_hzk24[]; //存放系统提示界面背景图片的数组 //存放系统欢迎界面和退出界 //图片的数组 //存放一个汉字24×24点阵字 //模的数组 extern const uint8_t frame[];
const uint8_t fontdata_8x8[];
//存放一个ASC码8×8点阵字
//模的数组
2. 电梯运行算法设计
根据电梯运行流程，把电梯分为停止、 运行、开门、关门四种控制状态，如 下图所示。停止状态是指电梯在没有 任何请求的情况下的静止状态，而不 是指电梯在运行过程中开门前的停顿 状况。我们忽略停顿状况，把电梯从 运行状态直接迁移为开门状态。
both_request,
no_request, }OUTREQTYPE;
/* 电梯运行方向：向上、向下、无
typedef enum dir { upward, downward, still, }DIRECTION;
*/
/* 当前电梯请求结构类型：内部请求、外部请求 */ typedef struct Request { int inReq; OUTREQTYPE outReq;
当前层有内部请 求？外部向下请 求？外部向下和 向上请求？ N 当前层下方有 内外请求？ N 当前层有外部 向上请求？ N 当前层上方有 内外请求？ N
改变状态为开门 Y 当前层上移一层 Y 改变状态为开门 Y 改变状态为向下
改变状态为开门 Y 当前层下移一层 Y 改变状态为开门 Y 改变状态为向上
电梯控制状态转移图
有呼叫请求 电梯所在楼层 有呼叫请求 有呼叫请求 关门状态 乘客进入电梯
运行状态 到达请 求楼层
停止状态
无呼叫请求
开门状态
电梯控制状态转移图（续）
系统初始时，电梯处于停止状态。 电梯处于停止状态时，根据发出请求 的楼层不同可以分别迁移到运行或者 开门两个不同状态。 电梯处于运行状态时，如果没有到达 请求楼层发生自迁移，即保持运行状 态不变；当到达请求楼层时，迁移到 开门状态。
背景介绍（续）
为了实现电梯运行的正确逻辑，制定以下规则：
电梯接通电源时，电梯必须停留在最底层 电梯可以到达所在楼宇的每一层，但是电梯只能在该楼 宇的最低层至最高层之间运行 严格规定电梯内部的信号优先级高于电梯外部的请求信 号 电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的楼层 的上楼请求信号，而保留下楼信号，由下而上逐个执行； 直到最后一个执行完毕，再执行下楼请求信号 电梯处于下降模式时与上升模式相反 电梯执行完所有请求后，应保留在所在的楼层保持不动， 等待新的请求
系统架构（续）
系统架构（续）
电梯动态效果图，本图紧邻请求信息显示 区域，图中方块代表一个楼层，当电梯运 行时，方块位置会发生相应的动态变化。 主界面信息说明区域，这个区域位于屏幕 最右侧，列出了乘客请求信息显示区中字 母简写对应的英文单词。
三、详细设计
数据结构描述 电梯运行算法设计 输入输出部分设计
}REQUEST;
/* 电梯信息结构类型：运行方向、当前层数、运行状态、长度为楼层数的 请求数组*/
typedef struct ElevatorInfo
{ DIRECTION Direction; int Floor; STATUS Status; //电梯方向 //电梯状态 //楼层请求数组 //电梯楼层
N
Y
上方楼层 有请求？ N 向上扫描 N 到当前层？ Y 返回
改变方向为向 下，状态为运行
电梯运行状态流程图
开始 上 当前运行 方向？ 下
当前层有内部请 求？外部向上请 求？外部向上和 向下请求？ N 当前层上方有 内外请求？ N 当前层有外部 向下请求？ N 当前层下方有 内外请求？ N
N Y Y
系统架构（续）
系统架构（续）
电梯内部 电梯外部
除地下一层和顶层之外，每层都有一个上 行按钮和一个下行按钮； 0-7八个按键，模拟8个楼层，不设置开 门和关门按钮；
特殊使用规则
系统用按键A和B判断乘客发出的请求是 来自电梯内部还是电梯外部。
系统架构（续）
使用步骤：
输入A或是B； 输入0-7：如果输入A，0-7表示内部乘 客请求到达的楼层；如果输入B，表示外 部乘客发出请求时位于的楼层； 第2步中如输入B，需要接着输入+或－， 表示外部乘客的上下行方向情况，第2步 输入0时不能输入－，输入7时不能输入 +； 输入E确认。
当前层上层有 内部请求？外 部向上请求？ 外部向下和向 上请求？ N 改变状态为无方 向、停止
Y
改变状态为向上 运行
改变状态为向下 运行
返回
3. 输入输出部分设计
LCD输出模块负责显示系统的4个图形 界面：系统欢迎界面、系统提示界面、 系统运行界面和系统退出界面。
系统欢迎界面和系统退出界面分别显示一 幅图片及相关文字； 系统主要工作在系统运行界面下。
嵌入式系统程序设计
嵌入式系统程序设计实例
本章旨在使用英倍特Embest Edukit-Ⅲ型教学实验平台和嵌入式 Linux操作系统完成自动电梯模拟控 制系统的设计和实现
嵌入式系统程序设计实例
背景介绍 系统架构 详细设计 系统函数说明 系统演示
一、背景介绍
系统目标机硬件采用Embest EduKitIII型开发板，S3C2410X处理器，目标 机系统软件采用mizi Linux操作系统。方 便起见，宿主机软件使用Cygwin模拟 Linux系统，交叉编译工具链采用armlinux-gcc，版本号为2.95.3。Embest EduKit-III型开发板有分辨率为 320×240的LCD显示器，以及4行5列小 键盘，键盘布局如下图所示：