RT-Thread-[第二期空气质量分析仪]第2周作业RT-Thread问答社区

[第二期空气质量分析仪]第2周作业

发布于 2019-09-04 20:02:20 浏览：888 订阅该版

[tocm]

## 1、传感器及线程架构  
我的传感器采用的是攀藤PMS5003ST,这是个集PM2.5、甲醛、温湿度检测于一体的传感器，价格略高，当时也是图方便，所以买了两个二手的。这个传感器采用TTL电平的串口传输数据，波特率固定9600bps，帧长40个字节，支持主动、被动式上传，默认是主动式上传。    
我的电路板在设计之初，为了兼容串口屏预留了TTL接口（uart3）。设计uart1作为调试端口，uart3与传感器通信，uart4转发传感器数据到上位机,OLED显示测试结果，按键负责系统的输入。

## 2、串口线程  
首先需要说明的一点是，所有串口的硬件初始化在启动流程中已经初始化并且注册（到设备管理器）完毕，串口线程的建立主要负责查找/使用串口设备。串口设备的初始化在rtthread_startup->rt_hw_board_init->rt_hw_usart_init中。  
串口线程在建立之前，需要考虑的是内存共享问题，并且涉及到串口数据的读写问题。这里使用静态内存池申请内存（虽然一直使用并没有释放，但提供了释放的途径），RT_threadz中要求所有使用的内存都可控，我的理解是申请多个大的数组比如A[100]，最好采用内存堆或者内存池申请的方式。  
动态内存堆就是在整个内存中查找跟申请大小匹配的内存段，然后返回内存块指针。内存堆在申请的时候由于是从整块内存中申请，因此具有随机不确定性，长时间运行后由于每次申请的内存大小不一，会产生内存碎片。为了优化内存堆的管理方式，在系统初始化之初，提供了小内存管理算法、slab管理算法、memheap管理算法等。比如，在rtconfig.h中宏定义使能RT_USING_SMALL_MEM后，内存堆采用小内存管理算法，就是每次从内存堆中切一块与申请内存匹配的内存块，然后把剩下的扔回内存堆中。  
这里尝试采用建立内存池的方式。首先创建一个与需求的内存块大小、数目相匹配的内存池，然后每次从内存池中申请一个内存块，使用完成后释放回内存池。内存池中申请内存块可以挂起线程，也就是说可以设置有申请内存块需求线程的等待时间，等待内存块释放，内存堆申请内存没有这个机制。

代码如下： 
```c
 /*************创建共享内存*****************************/ 
 rt_mp_t uart3_save_mp=RT_NULL;		
 rt_uint8_t *p_save_mp=RT_NULL;	
 
 #define uart3_save_block_count 1 
 #define uart3_save_block_size 40 
 #define REVSIZE40 //1帧数据字节大小
 /*************创建共享内存*****************************/ 
		
 uart3_save_mp=rt_mp_create("uart3_save_mp",uart3_save_block_count,uart3_save_block_size);
		if(uart3_save_mp!=RT_NULL)
		{
		 rt_kprintf(" mp is created OK!"); 
		}
		
		p_save_mp=rt_mp_alloc(uart3_save_mp,1);
		
		if(p_save_mp==RT_NULL)
		{
		 rt_kprintf(" mp is alloced fail!"); 
		}
		else
		{
		 rt_kprintf(" mp is alloced OK,address=%d ",p_save_mp); 
		}
```

串口线程创建之前需要查找并打开设备并设置串口中断回调函数，rt_device_find->rt_device_open->rt_device_set_rx_indicate。回调函数中接收到一帧数据后，释放信号量，串口线程（挂起状态）中等待信号量，解除挂起状态，获取共享内存互斥量后将新数据写入共享内存。代码如下： 
```c
 /*************创建信号量-互斥量*************************/ 
 
 rt_mutex_t save_mp_mux=RT_NULL; 
 rt_sem_t uart3_data_sem=RT_NULL; 
 rt_device_t dev_uart3;
 rt_err_t uart3_input(rt_device_t dev,rt_size_t size) 
 { 
 if(size==REVSIZE) 
 {
 rt_sem_release(uart3_data_sem); 
 } 
 	return RT_EOK;
 }
 
 void uart3_thread_entry(void* parameter) 
 {
 /*************创建信号量-互斥量*************************/		
 		save_mp_mux=rt_mutex_create("save_mp_mux",RT_IPC_FLAG_FIFO);
 		if (save_mp_mux != RT_NULL)
 rt_kprintf(" mutex OK!");		
 		uart3_data_sem=rt_sem_create("uart3_data_sem",1,RT_IPC_FLAG_FIFO);
 		if (uart3_data_sem != RT_NULL)
 rt_kprintf(" sem OK!");	
 
 /*************创建共享内存*****************************/		
 uart3_save_mp=rt_mp_create("uart3_save_mp", uart3_save_block_count,uart3_save_block_size);
		if(uart3_save_mp!=RT_NULL)
		{
		 rt_kprintf(" mp is created OK!"); 
		}
		
		p_save_mp=rt_mp_alloc(uart3_save_mp,1);
		
		if(p_save_mp==RT_NULL)
		{
		 rt_kprintf(" mp is alloced fail!"); 
		}
		else
		{
		 rt_kprintf(" mp is alloced OK,address=%d ",p_save_mp); 
		}

/*************创建uart3线程*****************************/		
 dev_uart3=rt_device_find("uart3");
 	 
 if(!dev_uart3)
	 {
		 rt_kprintf(" find s% failed!","uart3"); 
	 }
	 else
 {
	 rt_kprintf(" find s% succeed! ","uart3"); 
	 }
	 rt_device_open(dev_uart3,RT_DEVICE_OFLAG_RDWR|RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
	 rt_device_set_rx_indicate(dev_uart3,uart3_input);
 
	 while (1)
 {
 rt_sem_take(uart3_data_sem,RT_WAITING_FOREVER);
 			
			rt_mutex_take(save_mp_mux, RT_WAITING_FOREVER); 
			rt_device_read(dev_uart3,0,p_save_mp,REVSIZE);
			rt_mutex_release(save_mp_mux); 		
 }		
 }

rt_device_t dev_uart4;
 void uart4_thread_entry(void* parameter)
 {
 	
	/*************查找uart4端口*****************************/		
 dev_uart4=rt_device_find("uart4");
 	 
 if(!dev_uart4)
	 {
		 rt_kprintf(" find s% failed!","uart4"); 
	 }
	 else
 {
	 rt_kprintf(" find s% succeed!","uart4"); 
	 }
	 rt_device_open(dev_uart4,RT_DEVICE_OFLAG_RDWR|RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
 	 while (1)
 {		
 			rt_mutex_take(save_mp_mux, RT_WAITING_FOREVER); 
 rt_device_write(dev_uart4,0,p_save_mp,REVSIZE);
 			rt_mutex_release(save_mp_mux); 
 			rt_thread_delay(5);	
 }		
 }
```