1、1前 言随着经济的发展和社会的进步，人民对物质生活与精神生活的要求也逐日高涨，对生产、生活场所的条件越来越要求方便、舒适、高效、安全以及环保节能，这些需求极大地促进了智能家居的应用。智能家居这个概念的形成并引入国内不过十来年的时间，但已在国内兴起持续的浪潮，它的应用范围包括了各个行业。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居也可以定义为一个过程或者一个系统，即利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家具生活更加舒适
2、、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位且谊人的家庭生活空间，而且还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节省资金。本次设计主要设计智能家居中的智能车库，第一章介绍了智能建筑的发展情况。第二章大概的介绍了智能建筑的部分功能，也阐述了智能家居与智能建筑的关系。第三章重点讲述了本次设计的主题：智能车库的设计。第四章通过PLC 实现了对整个智能车库的控制。全文由王文清编写，万周老师详细审阅，并提出了很好的建议
3、。尽管如此，由于编者水平有限和时间仓促，难免有不足之处，欢迎老师、同学批评指正。2目 录摘要-1Abstract-2第一章分析当前智能建筑的发展情况-31.1 智能建筑-31.2 智能家居-5第二章 分析当前智能建筑的部分功能-92.1 智能建筑的基本功能-92.2 BA 系统在智能建筑中的应用-102.3 嵌入式系统在智能家居中的应用-13第三章 智能车库的设计-203.1 设计目标-203.2 智能车库门-203.3 智能车库内检测系统的重要作用-243.4 车辆移动装置与轮胎压力检测-283.5 车辆的温度检测-333.6 库内恒温系统-383.7 库内报警装置-39第四章 PLC 控制
4、-424.1 PLC 在车库中的应用-424.2 PLC 实现控制-43第五章 总结与体会-475.1 毕业设计小结-475.2 毕业设计体会-473摘要智能车库是智能家居中不可缺少的一个部分，它是现代智能家居中的一个缩影，它可以智能化的帮助人们完成取车、收车的过程，并且精确的检测车的各方面参数，使得人和车的安全得到了很大的保证。本次设计中主要亮点为对车辆的检测维护，所有的动作通过目前使用最广泛的 PLC 来控制，提高了控制效率。此外论文还介绍了智能建筑的一些功能。关键词：智能建筑, 智能家居，PLC ,智能车库4AbstractThe intelligent garage is a sect
5、ion that should not be short of in the intelligent stay idle at home, it is the miniature in the contemporary intelligent stay idle at home, it can help people complete putting and getting the vehicle intelligent, and examine various sides parameters of bus exact, causes that man and bus security ob
6、tains the very great guaranty. Examining and protecting vehicle is chiefly shines in this design , all the movement is under the control of the most wide-ranging PLC , lifts the control effectiveness .Moreover , intellect structure some functions is still introduced in the thesis.Keyword: Intellect
7、Structure , The Intelligent Stay Idle At Home, PLC, Intelligent Garage 5第一章 分析当前智能建筑的发展情况1.1 智能建筑20 世纪 80 年代，一个新的名词“智能建筑”在建筑界诞生。智能建筑（Intelligent Buildings）的概念是美国人最早提出的。1984 年 1 月美国CONNETICUT 洲 HARTFORD 市，建成了世界上第一座智能大厦-City Place Building。该大楼采用计算机技术对楼内的空调、供水、防盗、防火、及供配电系统等进行自动化综合管理，并为大楼的用户提供语言、文字、数据等各
8、类信息服务，使客户真正感受到了舒服、方便和安全。随后日本、德国、英国、法国等西方国家的智能建筑相继发展。我国智能建筑的建设起使于 1990 年，随着国民经济的发展和科学技术的进步，人们对建筑的功能要求越来越高，尤其是随着国民经济信息化的发展和互联网技术的应用，社会经济的各个环节都受益于信息网络，智能建筑作为信息高速公路上的一个节点，90 年代中后期在我国形成建设高潮。互联网络技术的发展和应用在改变人们工作、商务模式的同时，也改变着人们居家生活的模式，从而推动智能建筑技术的应用从商务办公大楼发展到住宅小区，智能化住宅小区和智能大厦同属于智能建筑。目前，国内已建与在建的楼宇中，带有“智能建筑”色彩
9、的有数千幢，仅上海就有 400 幢。这些工程在智能化设备上的费用一般占总投资的 4%8%。从智能建筑物用户分布的行业来看，目前主要用于金融、行政机构、商业、公共建筑、住宅小区、信息枢纽、交通枢纽等。由此可见，智能建筑的建筑规模是相当惊人的。但是由于智能建筑设定的标准与规范不齐全，管理制度尚未建立，因而在建设过程中出现了一些问题。某些重要工程项目的智能化设备因种种原因不能正常工作，上亿的项目无法竣工，导致工区的延误，投资浪费。有的建筑物虽然已投入使用，但智能化设备名存实亡，不能正常工作。通过对已建成与在建的智能建筑项目的调查与分析，目前智能建筑中主要存6在以下三个问题：首先，设计质量低。许多建设
10、单位对智能建筑的期望过高，通常都号称要“跨世纪” “世界一流” 、 “十五年不落后” ，过分听从设备供应商的导向，提出大大超过建筑物功能与规模实际的智能化要求。国内有些设计人员因不熟悉智能化设备的技术与智能建筑的方法，而不能完备地完成智能建筑的设计。于是有些业主转而请境外设计单位承担设计，希望完成的好一些。但是出了高价，多数也未能取得满意的效果，因为有不少境外设计单位也并非真是智能建筑设计的行家，图纸与设计文件低于国内设计的水平，而且境内外的设计方法与国内的工程施工、承包方式有较大差别，结果拿到境外设计的图纸却无法实施的情况屡见不鲜。其次施工规范、验收标准不全。智能建筑中的 BA 系统、车库管
11、理系统、安保系统、OA 系统等都与计算机、通信等新技术有关，由于这些技术的发展很快有关的设备与系统的规范与标准在国内外都尚不齐全，不少工程的智能化设备是在无测试、无规范、无标准的情况下验收的，再加上人情关系的影响，一些工程“竣工”后智能化设备不能正常工作，便是十分自然的事情。第三，系统集成商的技术水平与职业道德良秀不齐。智能建筑中的智能化系统，目前主要还是采用进口设备。应该说大部分进口设备的技术与质量的水平是高的，在国外运行的业绩也是良好的，但是，同样的设备安装到国内却不能正常工作。近年来，上海就发生不少一留的设备经承包商安装后出现不能正常工作情况。这三个问题的主要原因之一就是智能建筑的工程建
12、设标准不完备，在设计、订购设备、安装施工、竣工验收等各个工程环节中，缺少标准与规范来正确操作，因而严重影响了智能建筑的工程建设质量。因此就目前来说在智能建筑的工程建设过程中，十分迫切需要完整的标准与规范，尤其是设备验收的标准，智能化系统施工的规范与智能化系统验收的标准。从我们国家现行的有关标准与规范来看，在有些内容仍位能反映最新的技术发展，有的甚至走了弯路。智7能建筑中设置最普遍的设备如 BA 系统、停车库管理系统、通道管理系统、楼内移动通信系统、集成管理系统等至今无法完善的设计、施工、验收的规范与标准。中国智能建筑的建设规模是很大的，将有一大批在世界上影响的智能大楼竣工投用，因此如何结合国情
13、，迅速地编制相关的规范、标准，以满足工程建设的西药，这是十分重要的工作。1.2 智能家居在智能建筑中，从目前来看，智能家居是发展最快和稳定的。智能家居，或称为智能住宅，在英文中常称为 Smart Home。与智能家居含义近似的还有家庭自动化（Home Automation） 、电子家庭（Electronic Home） 、数字家园（Digital family） 、家庭网络（Home networking） 、网络家居（Network Home）及智能家庭建筑（Intelligent home/building） 。智能家居以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结
14、构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居也可以定义为一个过程或者一个系统，即利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家具生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位且谊人的家庭生活空间，而且还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节省资金。要完整地理解智能家居，有必要先对几个智能家居发展过程中有
15、着重大影响的系统进行了解。它们分别是家庭自动化、家庭网络、网络家电和信息家电。家庭自动化 （Home Automation） 。家庭自动化系指利用微处理电子技术，8集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯，咖啡炉，保安系统和冷暖气系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理器 CPU 接收来自某一电子电器产品的信息后，再以既定的程序发送适当的信息给其他电子电器产品。中央微处理器必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸屏幕、按扭、电脑、电话及遥控器等。消费者可以发送信号至中央微处理器，也可以接收来自中央微处理器的信号。家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智
16、能家居刚出现的 时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍然是智能家居的核心之一。但随着网络技术的普遍使用，网络家电。信息家电的成熟，家庭自动化产品的许多功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品越来越少，其核心地位也将被家庭网络所代替，在家庭网络中的控制网络部分发挥作用。家庭网络 （Home networking） 。家庭网络是在家庭范围内，将电脑，家电，安全系统，照明系统和网络相连接的一种新技术。家庭网络是一个多子网结构的分别采用不同底层协议的混合网络，与局域网和广域网相比，在系统构成、网络协议及用户群体方面都具有自己的特点，实现家庭网络必须具有完整的系统集成方案、高度的互操
17、作性和灵活的网络接口。家庭网络所采用的连接技术可以分为“有线”和“无线”两大类。有线方案主要包括：双绞线或同柱电缆连接、电话线连接及电力线连接等；无线方案主要包括：红外线连接、无线电连接、基于射频技术的连接和基于 PC 的无线连接等。家庭网络分为家庭控制网络和家庭信息网络，家庭控制网络通常以总线控制协议为主，主要是对家庭自动化产品，如安防报警系统、遥控系统、家用电器控制系统；家庭信息网络通过以太网方式组网，完成与外界的网络连接和家庭内部设备与信息的管理。网络家电是利用数字技术、网络技术及智能控制技术将普通家用电器进行设计改进的新型家电产品。网络家电可以实现互联，组成一个家庭内部网络，同9时这个
18、家庭网络又可以与外部互联网相连接。网络家电技术包括两 层面：第一个层面是家电之间的互联问题，也就是使不同家电之间能够互相识别，协同工作；第二个层面是解决家电网络与外部网络的通信，使家庭中的家电网络真正成为外部网络的延伸，如图所示：要实现家电间的互联和信息交换，就西药解决：（1） 描述家电工作特性的产品模型，使得数据的交换具有特定含义：（2）信息传输的网络媒介。在解决网络媒介这一难点中，可选择的方案有：电力线、无线射频、双交线、同轴电缆、红外线及光纤。由于网络同志为网络家电的关键部分，所以基于家庭网络互联的网络加电是将来的一个发展趋势。信息家电是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有 PC 主要
19、功能的家电产品，是将电脑网络技术和通信技术与传统家电相结合的创新产品，是为数字化与网络技术更广泛地深入到家庭生活而设计的新型家用电器。信息家电包括电I n t e r n e t 主机 冰箱 洗 衣机微 波炉洗 碗机电 视机空 调机热 水器10脑、DVD、超级 VCD、无线数据通信设备、视频游戏设备、网络电视、Internet电话等等，即所有能够通过网络系统交互信息的家电产品，都可以称之为信息家电。信息家电由嵌入式处理器、相关硬件、嵌入式操作系统以及应用层的软件包组成。信息家电把电脑的某些功能分解出来，设计成应用性强、更家电化的产品，使普通居民步入信息时代的步伐更为快速，是具备高性能、低价格、
20、易操作特点的 Internet 工具。信息家电的出现将推动家庭网络市场的兴起，同时家庭网络市场的发展又反过来推动信息家电的普及和应用的深入。广义的信息家电应该包括网络家电。在我们通常的理解中，信息家电主要指带有嵌入式处理器的小型家用信息设备，它的基本特征是与网络相连而有一些具体功能，可以是成套产品，也可以是一个辅助配件。而网络家电则指一个具有网络操作功能的家电类产品，这种家电可以理解为是我们原来普通家电产品的升级。通过对以上几个系统名称的介绍我们可以看出，实际上家庭自动化产品、家庭网络产品、网络家电产、信息家电产品都只是智能家居系统产品里的一种，它们有各自不同的产品特征，不能简单地将它们划等号
21、。当然也有许多概念交叉的产品，如即顶盒可以理解为是一个家庭网络的产品，但同时又是一个信息家电的产品。还有一点需要说明的是，目前国内很多媒体和厂家有意无意地将智能家居和信息家电这两个概念混淆了。有些厂家干脆将一两件信息家电的功能放大，称拥有了这些信息家电的家庭也就实现了智能家居，这显然是不可取的，这会给行业带来一些不利的影响，使消费者最终对智能家居产生怀疑。因此规范化是将来一段时间内智能家居发展的趋势。11第二章 分析当前智能建筑的部分功能2.1 智能建筑的基本功能智能建筑并不是特殊的建筑物，而是以最大限度激励人的创造力、提高工作效率的中心，配置了大量智能型设备的建筑。在这里广泛地应用了数字通信
22、技术、控制技术、计算机网络技术、电视技术、光纤技术、传感器技术及数据库技术等高新技术，构成各类智能化系统。就目前的技术发展水平来说，智能建筑的核心可归纳为 4A+GCS+BMS，即：CNS 通信网络系统 （Communication Networks System）OA 办公自动化系统 （Office Automation System）BA 建筑设备监控系统 （Building Automation System）SA 安全防范系统 （Security Automation System）GCS 综合布线系统 （Generic Cabling System）BMS 建筑物管理系统 （Buil
23、ding Management System）CNS是通过数字程控交换机 PABX 来转接声音、数据和图象，借助公共通信网与建筑物内部 PDS 的接口来进行多媒体通信的系统。目前，公共通信网在我国有城市电话网，可租用卫星转发器以实现 C 波段到 CU 波段的卫星通信。为消除公共无线通信的盲区，楼内设置无线通信微蜂窝系统。随着上海信息港工程的建设与全国通信基础设施装备水平的提高，光纤进大楼（FTTB） 、光纤进小区（FTTZ）已成为现实，于是各种宽带接入的驻地网更为拓展通信新业务提供了发展基础。12OA按计算机技术来说是一个计算机网络与数据库技术结合的系统，利用计算机多媒体技术，提供集文字、声音
24、、图象为一体的图文式办公手段，为各种行政、经营的管理与决策提供统计、规划、预测支持，实现信息库资源共享与高效的业务处理，OA 系统已在政府、金融机构、科研单位、企业、新闻单位等的日常工作中起着极为重要的作用。在智能建筑中 OA 常由两部分构成：物业管理公司为租户提供的信息服务和物业管理公司内部事物处理的 OA 系统，大楼使用机构与租用单位的业务专用 OA 系统。虽然两部分的 OA 系统是各自独立建立的，而且要在工程后期才实施，但它们的计算机网络系统的结构应在工程前期做出规划，以便设计 PDS。BA系统是通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，以分层分布式控制结构来完成
25、集中操作管理和分散控制的综合监控系统。BA 系统运行的目标是对建筑物内所有建筑设备进行全面有效监控和管理，以保证建筑物内所有设备处于高效、节能和最佳运行状态。通常在 BA 系统管辖下的有空调、给排水、冷热源、变配电、照明、电梯、停车库等设备。SA系统主要有两类。一类为消防系统，另一类为安保系统。消防系统具有火灾自动报警与消防联动控制功能，是一专用计算机系统。安保系统常设有闭路电视监控系统（CCTV） 、通道控制（门禁）系统、纺盗报警系统、巡更系统等。SA 系统 24 小时连续工作，监视建筑物的重要区域与公共场所，一旦发现危险情况或事故灾害预兆，立即报警并采取对策，以确保建筑物内人员与财物的安全
26、。GCS是在智能建筑中构筑信息通道的设施。它采用光纤通信电缆、铜蕊通信电缆及同轴电缆，布置在建筑物的垂直管井与水平线槽内，一直通到每一层面的每个用户终端。PDS 可以以各种速率（从 9600b/s 到 1000mb/s）传送话音、图象、数据信息。OA，CNS，BA 及 SA 的信号从理论上都可由 PDS 传输。因而，有人称之为智能建筑的神经系统。BMS是为了对建筑设备实现管理自动化而设置的计算机系统，它把相对13独立的 BA 系统、SA 系统和 OA 系统采用网络通信的方式实现信息共享与互相联动，以保证高效的管理和快速的应急响应。这一系统目前尚无统一的定义，有称其为系统集成，有称为 IBMS（
27、I-Intelligent） 。2.2 BA 系统在智能建筑中的应用设备智能化集中监控管理系统是智能建筑智能化系统的重要子系统，它能自动化集中监控智能建筑的电梯、供电、供水、供暖等设备，设备故障时能及时发出故障报警，并提供故障点、故障类型等量化数据，摒弃了传统的故障报修接修查故障点修理排除故障低效模式，极大地缩短了发现故障排除故障的时间。它还具有故障预警功能，通过系统统计数据、报表，及时发现潜在故障点，为设备的维护保养、大修更新提供科学依据，减少设备故障，提高完好率，是物业管理的好帮手。智能建筑设备智能化集中监控管理系统是住宅小区智能化系统的重要子系统，其主要功能如下：1实时监测只需一个人在监
28、控室就能实时地监测整个小区所有的电梯、供电、供水、供暖等设备的运行情况，可免去大量的设备运行巡视人员；2自动报警无需专业人员在场，即可实现二十四小时设备故障智能诊断、自动报警，并提供故障点、故障类型等量化数据，摒弃了传统的发生故障发现故障报修接修查故障点修理排除故障低效模式，极大地缩短了发生故障排除故障的时间；3远程控制在监控室的电脑上即可对整个小区的所有设备运行进行合理的调配。并可在设备故障时，及时切换启动备用设备，将设备故障给用户带来的不便降到最低限度。4科学管理14系统自动记录每台设备的运行时间、运行次数、故障发生类型及次数等参数，提供统计数据、报表，为设备的维护、保养、大修、更新等提供
29、科学合理的依据。减少设备故障，提高完好率，是物业管理的好帮手。它的特点为：系统需具有较高的可靠性系统需结合智能化住宅小区实际需求。系统需可靠、成熟系统需具有较强开的放性，通讯协议和接口按照国际标准和国家标准设计，标准的接口、协议、技术，通过数据库开放，可以方便地与其他开放式系统兼容、集成。5系统具有中文/图形人机界面的上位机应用软件，适应性强、操作容易（操作人员不需要具备很强的专业知识） 、维护方便。它的功能为：系统需对智能建筑的公共设备运行实行计算机集中自动监测控制。系统能实时自动判别设备故障，及时将故障点/故障性质向上级计算机总站报警（故障时触发语音报警，直至操作员干预） ，缩短故障维修时
30、间。具有远距离对设备运行（电梯、水泵、照明）的切入/切出功能，在故障时将备用设备及时投入。系统能自动记录设备运行情况，建立数据库、趋势图、统计报表等，为设备的维修、保养提供科学依据。并能按要求打印。系统采用国际标准接口和协议设计，具有开放性、可扩展特点，还可以将其它信号（如：防盗报警、煤气泄漏报警、消防报警、家庭紧急求助，）加入系统。6系统软件在 WINDOWS98/NT/2000 平台开发、运行，具有中文/图形人机界面，形象直观，具有易学、易维护、操作方便特点。其示意图为：152.3 嵌入式系统在智能家居中的应用根据 IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是 “用于控制、监视
31、或者辅助操作机器和设备的装置” 。可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置 3。 一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的几个重要特征：1系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如 ENEA 公司的 OSE 分布式系统，内核只有 5KB，而 Windows 的内核则要大得多。2专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、
32、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时，针对不同的任务，往往需要对系统进行较大的更改；程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通过软件的“升级”是完全不同的概念。3系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。164高实时性 OS。这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。 5嵌入式软件开发走向标准化。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行；但为了合理的调度多任务，利用系统的资源、系统函数以及专家库函数
33、接口，用户必须自行选配 RTOS（Real-Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。6嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境。由于嵌入式系统本身不具备自主开发的能力，即使设计完成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，因此必须有一套开发工具和环境才能进行开发，这些工具和环境一般是基于通用计算机的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行 4。嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备以下 4
34、 个特点：1对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。2具有功能很强的存储区保护功能。由于嵌入式系统的软件结构已模块化，为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。3可扩展的处理器结构，以能开发出满足应用最高性能的嵌入式微处理器。4嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此。 如图所示：一般可以将嵌入式处理器分为 4 类，即嵌入式微处理器（MPU） 、嵌入式控制器（MCU） 、嵌入式 DSP 处理器（DS
35、P）和嵌入式片上系统（SOC） 。17嵌入式实时操作系统在嵌入式应用系统的设计中，实时操作系统的应用越来越受到重视。C-OS 6是一个免费的源代码公开的实时嵌入式内核，它提供了实时系统所需要的基本功能。其包含全部功能的核心部分代码只占用 8.3K 字节，而且由于C-OS是可裁剪的，所以用户系统中实际的代码最少可达 2.7K 字节，可谓短小精悍，C-OS不仅使用户得到廉价的解决方案，而且由于 C-OS的开源特性，用户还可以对自己的硬件优化代码，以获得更好的性能。C-OS实际上是一个实时操作系统内核，只包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等基本功能。没有提供输入输出管理
36、、文伴系统、网络之类的额外服务。但是由于 C-OS的可移植性和开源性，用户可以自己添加所需的各种服务。目前，已经出现了第三方为开发的文件系统、TCP/IP 协议栈、用户显示接口等。1任务调度C-OS的任务调度是按抢占式多任务系统设计的，即它总是执行处于就绪条件下优先级最高的任务。为了简化系统的设计，C-OS规定所有任务的优先级必须不同，任务的优先级同时也唯一地标识了该任务。即使两个任务的嵌入式系统的分类嵌入式微控制器(MCU）嵌入式处理器嵌入式 DSP 处理器（DSP）嵌入式微处理器（MPU ）嵌入式片上系统（System On Chip）18重要性是相同的，它们也必须有优先级上的差异，这也就
37、意味着高优先级的任务在处理完成后必须进入等待或挂起状态，否则低优先级的任务永远也不可能执行。系统通过两种方法进行任务调度：一是时钟节拍或其它硬件中断到来后，系统会调用函数 OSIntCtxsw（）执行切换功能二是任务主动进入挂起或等待状态，这时系统通过发软中断命令或依靠处理器执行陷阶指令来完成任务切换，中断服务例程或陷阱处理程序的向量地址必须指向函数 OSCtxSw（） 。2任务管理C-OS最多可以管理 64 个任务，这些任务通常都是一个无限循环的函数。在目前的版本中，作者保留了忧先级为0、l、2、3、OS_LOWEST_PRIO_3、OS_LOWEST_PRIO_2、OS_LOWEST_PR
38、IO_1、OS_LOWEST_PRIO 的任务，所以用户可以同时拥有 56 个任务。C-OS提供了任务管理的各种函数调用，包括创建任务、删除任务、改变任务的优先级、挂起和恢复任务等。系统初始化时会自动产生两个任务：一是空闲任务，它的优先级最低为，该任务只是不停地给一个 32 位的整型变量加 1；另一个是统计任务OSTaskstat（） ，它的优先级为 OS_LOWEST_PRIO_1，该任务每秒运行一次，负责计算当前 CPU 的利用率。3时间管理C-OS要求用户提供一个称为时钟节拍的定时中断，该中断每秒发生 10至 100 次，时钟节拍的实际频率是由用户控制的。任务申请延时或超时控制的计时基准
39、就是该时钟节拍。该时钟节拍同时还是任务调度的时间基准。提供了与时钟节拍相关的系统服务，允许任务延时一定数量的时钟节拍或按时、分、秒、毫秒进行延时。4任务间的通信与同步对于一个多任务操作系统来说，任务间的通信与同步是必不可少的。C-OS提供了四种同步对象，分别是信号量、邮箱、消息队列和享件。通过邮箱和消息队列还可以进行任务间的通信。所有的同步对象都有相应的创建、等待、19发送的函数。但这些对象一旦创建就不能删除所以要避免创建过多的同步对象以节约系统资源。5内存管理为了消除多次动态分配与释放内存所引起的内存碎片，把连续的大块内存按分区来管理。每个分区中都包含整数个大小相同的内存块，但不同分区之间内
40、存块的大小可以不同。用户需要动态分配内时，选择一个适当的分区，按块来分配内存。释放内存时将该块放回它以前所属的分区。这样，就能有效解决内存碎片的问题。C-OS的大部分代码是用 ANSIC 写成的，只有与处理器硬件相关的一部分代码用汇编语言编写。所以 C-OS的移植性很强，可以在绝大多数 8 位、16 位、32 位微处理器、数字信号处理器上运行。C-OS的移植并不复杂，只要编写 4 个汇编语言的函数、6 个 C 函数再定义 3 个宏和 1 个常量，这些宏和函数都非常简单，其中的 5 个 C 函数甚至只需声明不必包含代码。用户可以根据需要自己编写移植代码。C-OS的网站上（wwwC-OScom）有
41、针对不同微处理器的移植代码可供下载。目前网站上提供的移植实例包括 Intel 公司的 8Ox86、8051、80196 等，Motorola 公司的 PowerPC、68K、CPU32 等，TI公司的 TMS320 系列，Zilog 公司的 z-80、z-180，还包括 Analog Device 公司、ARM 公司、日立公司、三菱公司、飞利浦公司和西门子公司的各种微处理器。C-OS是在 PC 机上开发的，C 编译器使用的是 Borland C/C+ 3.l 版，而且 PC 机是大家最熟悉的开发环境，所以在 PC 机上学习和使用以 C-OS是非常方便的。KCOS11 的网站上也提供了在 PC
42、机上运行 C-OS的源代码。但是由干 C/C+运行库和 DOS 本身的限制，在 PC 上运行以 C-OS时需要注意两个问题。第一，由于 DOS 下的 C 编译器提供的运行库没有考虑多线程应用的问题，运行库中的全局变量和部分函数只适用于单线程。这些变量和函数包括：errno、_doserrno、strtok、strerror、tmpnam、tmpfile、asctime、 20gmtime、 ecvt、 fcvt 等。在 C-OS中使用这些函数时要小心，要避免两个任务同时调用这些函数，或者用信号量同步对这些函数的调用。第二，DOS 是不能重入的，就是说正在调用 DOS 服务期间，是不能再次调用
43、DOS 的，如果又进行了 DOS 调用，那么肯定会引起系统崩溃。C-OS启动多任务后，如果两个以上的任务进行了 DOS 调用或者调用了需要 DOS 的 C/C+运行库（如：Printf，scanf 等等） ，就有可能引起 DOS 重人。所以在*中，可以调用 BIOS 或直接操纵硬件，但要尽量减少 DOS 调用。如果必须要用 DOS，最好只有一个调用 DOS 的任务，或者用信号量进行同步。嵌入式系统的应用领域嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括 7：1工业设计基于嵌入式芯片的工业自动化设备具有很大的发展空间，目前已经有大量的 8、16、32 位嵌入式微控制器应用在工业过程控制
44、、数控机床等领域。2. 交通管理在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌 GPS 模块，GSM 模块的移动定位终端已经在各种运输行业成功运用。目前，GPS 设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭。3信息家电这将成为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。4 机器人嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化、智能化方面的优势更加明显，同时会大幅度的降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。215 家庭智能管理系统水、电、煤气表的远程自动抄表，
45、安全防火、防盗系统，其中嵌入式的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高、更准确和更安全的性能。目前在服务领域中，一些手持设备已经体现出嵌入式系统的优势。 目前针对建立高效率、低成本和网络化的智能家居终端，国内外的许多公司都提出了相应的解决方案，其中嵌入式 Internet 系统由于包括工业控制和IP 网络接入的功能，而成为其中较令人关注的技术。嵌入式 Internet 技术是指设备通过嵌入式模块，而非 PC 系统，直接接入Internet 及城域网，以 Internet 为介质实现信息交互的过程。目前国外许多大公司，如 EM WARE，Microchip、SII 等联合成了嵌入式 Internet 联盟，来专门讨论和制定嵌入式 Internet 的标准和相关的技术开发，而 IBM、微软、SUN 也早就开始涉足相关软件、操作平台的开发。但应该看到的是， 目前中国国内市场相关产品还较少，国际上的产品价格较高且还没有进入国内市场，随着市场在 2001 年度的高速膨胀，产生的商机将是非常巨大的。令人欣喜的是，第一代的国产嵌入式智能家居终端已经推出，目前正在向第二代过渡。目前，家居智能化管理是信息社会发展的必然趋势，而家庭局域子网则是实现这一任务的必要载体。无论是在国外还是国内，这一市场都将是巨大的。一个混合型的家庭局域子网将成为数字家庭的主流，各种智能设备和家
