关键词：mC/OS-II;GPRS终端;S3C44B0X

　　实时嵌入式操作系统mC/OS-II面向中小型嵌入式应用，包含全部功能模块的内核大约为10KB，RAM的应用量主要与系统中的任务数有关。

　　GPRS是在目前运行的GSM网络基础上发展起来的数据业务，可以采用与GSM同样的调制技术、频率，以及同样的TDMA帧结构。利用现有的基站子系统(BSS)，GPRS从一开始就可以提供全面的覆盖。

　　GPRS终端系统的硬件组成

　　GPRS终端系统主要由控制部分和GPRS无线模块组成，如图1所示。

　　图1 GPRS终端的硬件组成原理

　　为了适应嵌入式技术在GPRS通信中的应用，系统的控制部分采用了S3C44B0X芯片。

　　S3C44B0X是16/32位RISC微处理器， 为手持设备和通常应用提供了一种高性价比的解决方案。

　　S3C44B0X具有丰富的片内资源，可以通过串行接口操作GPRS模块，操作指令为AT命令集。

　　GPRS无线模块采用了SIM300，该模块支持GPRS的语音、数据和短信息功能，内嵌TCP/IP协议。该模块主要由射频天线、内部Flash、SRAM、GSM基带处理器、匹配电源和一个60脚的ZIF插座组成。其中，GSM基带处理器是核心部件，其作用相当于一个协议处理器，用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。GPRS模块接收速率可达86.2kbps，发送速率达21.5kbps，易于集成。

　　mC/OS-II的移植

　　mC/OS-II是一个移植性很强的操作系统，其源代码分为硬件无关和硬件有关两个部分，移植时只需修改与硬件有关的部分。移植mC/OS-II到S3C44B0X 上，需做以下工作：

　　(1) 修改数据类型

　　为保持与平台的无关性，mC/OS-II使用经过宏定义的通用类型，如INT16U，表示16 位无符号数。在移植时，要把它们映射成正确的类型。

　　(2) 进入和退出临界段

　　用关闭和打开中断的方式，实现进入临界段函数OS_ENTER_CRITICAL()和退出临界段函数OS_EX2IT_CRITICAL()。

　　(3) 设置堆栈生长方向

　　不同的处理器堆栈的生长方向不同，对S3C44B0X来说，其生长方向可以向上也可以向下。但是，由于编译器ADS仅支持堆栈从上往下长，并且必须是满递减堆栈，所以这里要设置的实际使用方向为向下增长，即

　　#define OS_STR_GROWTH 1;

　　(4) 任务的切换和调度

　　进行任务的切换和调度有两种方法，一是当前运行的任务主动调用OS_Sched() ，判断是否有更高优先级的任务要运行，如果有就将其切换到就绪态，然后调用OS_TASK_SW() ，产生一个软中断，中断向量指向函数OSIntCtxSw() ，在其中修改任务堆栈，运行新的任务。二是产生硬件中断后，在中断处理函数中调用OSIntEx()。

　　在上述过程中，产生软中断和修改任务堆栈的代码都是与处理器相关的， S3C44B0X 的软中断汇编指令是SWI ，压栈和出栈的汇编指令分别是STM和LDM。

　　(5) 堆栈的初始化

　　mC/OS-II在创建任务时会调用OSTaskStkInt() 函数对任务堆栈进行初始化，这里需要将堆栈设置成和产生中断后的形式一样，一般包括任务起始地址、中断返回地址、CPU 寄存器等内容。另外，还要保证任务是运行在特权模式下，而不是用户模式下。

　　(6) 时钟节拍中断

　　mC/OS-II用时钟节拍中断实现时间延迟和超时功能，定时频率一般在10Hz~100Hz。设置定时器的代码与CPU 相关，中断向量必须指向mC/OS-II时钟节拍中断服务子程序OSTickISR() 。

　　系统的流程和任务的组成

　　本系统中，首先调用OSInit()，初始化mC/OS-II所有的变量和数据结构，再调用ARM_init()初始化微控制器的定时器及串口等硬件，通过调用OSTaskCreate()，依次创建各个任务，最后调用OSStart()启动系统，开始多任务调度。整个系统控制程序模块及流程如图2所示。

　　图2 系统控制程序模块及流程

　　整个系统中的任务包括ARM控制部分的键盘扫描、LCD显示任务和通信任务以及GPRS终端功能的短消息任务，语音通话任务等。因此，在mC/OS-II系统中的任务主要包括：

　　键盘扫描任务task_sys_key scan()，包括4×4键盘部分的扫描识别keyscan()，以及对应按键功能编码的实现keyscan_code()等。

　　LCD显示任务task_sys_ lcddis()，包括背景内容显示display_context()、输入内容显示display_input()、输出内容显示display_output()等。

　　通信任务task_sys_ communication()，除了包括系统和主机进行通信的函数host_msg()，以实现通过电脑进行系统操作，还有各个任务之间相互通信的处理msg_tasl()。

　　话音通话任务task_sys_ telephone()，其中包括电话呼叫gprs_phone_call()、电话接听gprs_phone_recevie()等。 另外，还包括系统短信收发任务。

　　根据系统进行GPRS短消息通信和语音通信的功能要求，设置各个任务的优先级如表1所示。

　　结语

　　mC/OS-II实时操作系统是开放源代码且得到实际验证的软件平台，而S3C44BOX具有强大的32位RISC性能，基于此软件及硬件平台对GPRS模块进行设计，能大量减轻研发任务，提高研发速度，为在短时间内实现GPRS终端系统设计创造良好条件。[url=http://www.sl-igbt.com]上海市双龙电子有限公司[/url]

　　老师怒道：‘小岚，到后面罚站，把你刚刚说的话再大声说十次。’小岚低着头走到教室后头，开始喃喃的低声说着。老师怒斥：‘大声一点！让全班都听得到！’小岚提高了嗓子：‘老师的拉炼没拉……老师的拉炼没拉……’

　　为简单起见，我们的讨论仅限于MOSFET放大器。图1显示了基本运放的输入级。一个被称为差分对的晶体管对位于电流源上端，用以适应差分输入。尽管这种拓扑能够提供差分增益并抑制共模信号，但其局限性在于其工作范围。在3V的单电源条件下，输入电压范围在0~1.5V。如果输入电压高于1.5V，电流源将被迫退出饱和状态。一旦电流源离开饱和区域，增益将失真。

图1：基本运放的输入级。

　　对于像电流检测或电压检测这样的实例应用(如EKG)，设计质量与能够处理的信号电压范围直接相关。标准的轨到轨运放拓扑结构能满足这种挑战，该拓扑有两个输入级(如图2所示)。当输入电压接近低电压轨时，PMOS晶体管对放大信号。相反地，NMOS差分对放大接近上限电压轨的输入信号。通过这种方式，输入电压范围可以为整个电源电压范围。为获得这种输入电压范围的改善，最明显的折衷是需要额外的电源来偏置互补差分对。

图2：轨到轨工作的双输入级。

　　相对于输入偏置电压，偏置电压存在不太明显的折中。NMOS对的偏置不必与PMOS对的偏置匹配-发生偏置时极性反向。在电源电压中间附近，存在从一个对到另外一个对的切换。在切换期间，偏置电压为每个对的偏置电压的平均值。这就产生了一个阶梯的特性(如图3所示)。为了更深入了解，图中给出了不同温度的偏置电压。低共模输入电压下激活的PMOS输入对表现出相对于温度很宽的偏置电压范围。NMOS对的变化导致图中右边对于高共模输入电压的分布情况。

图3：相对于输入共模电压的输入偏置电压。

　　如前所述的EKG等检测应用中，偏置电压的任何变化都会影响到系统的精度。信号必须先被放大到远远高于偏置电压的电平，以利用像图2所示拓扑结构的轨到轨放大器。

　　在高精度和低功耗的应用中，需要一种新型的轨到轨放大器。目的是在没有交叉偏置电压失真的情况下获得全范围的输入电压，这种交叉失真发生在双差分设计中的切换期间。让我们重新回到单差分设计。图1所示拓扑的输入范围不支持整个范围的输入操作。输入范围的一部份预留下来用于偏置饱和区中的电流源。电流源能以一种允许输入横跨电源轨之间的方式实现偏置吗？在像EL8178这样的运放中包括了输入范围增强电路，用于调节提供给电流源的内部偏置。图4展示了这种创新的拓扑。在增强电路中是一个电荷泵。尽管电荷泵常常会导致噪声问题，但电荷泵的工作频率远超过放大器的带宽。因此，放大器的噪声性能不会有明显的改变。

图4：带输入范围增强电路的轨到轨输入级

　　此外，我们必须重新考虑偏置电压的问题。图5实现了保持偏置电压的目标。输入范围增强电路允许单个运放对来提供轨到轨操作，不需要另外的互补差分对。偏置电压完全决定于仅仅一组晶体管的失配，因此没有交叉区域。认真的布局和修整可以确保输入基准偏置电压低于100V。

图5：相对于输入共模电压的增强输入轨到轨级输入偏置电压。

　　到此为止，我们的讨论仅局限于MOSFET实现方式。双极技术也能受益于这种配置。除了改善偏置电压，双极技术实现在输入偏置电流上还能表现出类似的改善。输入偏置电流仅提供给一个匹配差分对，而不是具有交叉区域的两个差分对。

　　以上是轨到轨放大器的演进过程。由一个差分对组成的基本输入级不允许输入全范围的电压。双差分对将输入电压范围扩展到电源电压，但是偏置电压(以及在BJT中的偏置电流)具有非线性，这是因为两个对之间的切换引起的。第三种解决方案包括一个内部增强电路来调整单差分对的电流源偏置，以实现偏置电压连续条件下的轨到轨操作。表1总结了3种实例运算放大器的性能。最终版本EL8178提供了低功率、高分辨率系统(如便携式EKG机器)所需的规范。

表1：具有三个不同输入级的运放性能特性参数。

　　TI称，这些器件可与集成式Butterworth滤波器协同工作，为机顶盒(STB)、数字电视、个人录像机、DVD播放机以及便携式USB设备等视频应用提供必需的模拟信号调节功能。

　　THS7303、THS7313与THS7353采用TI的BiCom3互补双极硅锗工艺制造，操作电压为2.7V～5V的单电源。与同类放大器产品相比，据称这三款器件的功耗降低达20倍。例如，THS7353在3.3V时的总静态电流为16.2mA，总功耗为54mW。这样，不仅减少了系统散热问题，提高了长期稳定性，而且还为客户设计环保型产品提供了关键优势。

　　这三款器件具有2:1输入MUX、集成式的五阶Butterworth低通滤波器，可在群延迟与衰减之间实现平衡。放大器可选择的输入偏置模式与轨至轨输出可实现各种AC和DC耦合模式，采用的是独立的通道禁用和通道哑音(channel mute)控制。禁用所有通道时，电流为0.1uA。

　　THS7303与THS7313均为视频线驱动器输出器件，配置增益为6dB，带SAG校正功能，能够驱动两条双端75欧姆视频线。THS7303集成了I2C可编程的9MHz、16MHz及35MHz数模转换器(DAC)重建滤波器，适用于标清电视(SDTV)、增强清晰度电视(EDTV)以及高清电视(HDTV)，其190MHz滤波器旁路模式可满足1080p或SXGA/UXGA视频标准。THS7313还集成了适用于SDTV的固定9MHz滤波器。

　　THS7353则是一款视频输入器件，其包含的模数转换器(ADC)抗混淆滤波器模式可在9MHz、16MHz及35MHz频率之间选择，并采用150MHz的旁路模式。THS7353单位增益放大器通过配置可与外部电阻协同工作以使增益达到14dB，从而补偿线缆上的集肤效应损耗或实现SinX/XDAC补偿。

　　目前，采用20引脚无铅(Pb)绿色超薄小型封装(TSSOP)的THS7303/13/53视频放大器已开始供货，可通过TI及其授权分销商进行订购。批量为1,000片时，THS7303与THS7353的建议零售单价为1.65美元，THS7313为1.20美元。样片及评估板(EVM)也已同步推出。