0 引言
近年來，隨著汽車工業和電子工業的不斷發展，汽車線控轉向技術成為了研究的熱點，并提出了包括路感模擬、轉向穩定性以及總線技術等諸多關鍵性問題并加以研究。其中的總線技術，已經得到了眾多知名汽車公司的積極研究與應用。一些汽車制造商目前計劃采用FlexRay總線，這是一種特別適合下一代汽車應用的網絡通信總線，具有容錯功能和確定的消息傳輸時間，能夠滿足汽車控制系統的高速率通信要求。
FlexRaY是時間觸發的通信總線，對實時性要求較高，因此僅僅依靠由簡單循環和中斷服務程序組成的嵌入式程序將無法滿足要求。同時，FlexRay通信在啟動和運行過程中，需要利用循環對總線狀態進行查詢，既浪費大量的系統資源，又容易造成程序死鎖，成為應用中的難點問題。
基于上述問題，本文基于μC／OS-II操作系統，設計了線控轉向中FlexRay總線的通信部分。在滿足實時性要求的基礎上，利用其多任務的特點，節約了系統資源，避免了死鎖問題的出現，并增加了通信故障檢測報警功能，為今后開發線控轉向系統奠定了基礎。
1 FlexRay總線技術
為了滿足汽車線控技術的需求，FlexRay聯盟于2005年發布了FlexRay總線協議。其主要特點有：雙通道傳輸，每個通道的傳輸速率高達lO Mb／s；具有靈活的使用方式，支持多種網絡拓撲結構；負載率高；提供冗余機制。
從開放式系統互連參考模型角度來看，FlexRay通信協議定義了四層結構：物理層、傳輸層、表示層和應用層，各層功能描述見表1。表示層中，通信狀態切換控制整個FlexRay通信的運行過程，具有十分重要的作用。
FlexRay協議操作控制(Proposal Operation Control，POC)將通信狀態分為幾種狀態，分別為：配置狀態(默認配置、配置)；就緒狀態；喚醒狀態；啟動狀態；正常狀態(正常主動、正常被動)；暫停狀態。其狀態轉換圖如圖1所示。當控制器主機接口(Controller Host InteRFace，CHI)給通訊控制器(CC)發送命令后，CC從暫停狀態進入默認配置狀態，滿足配置條件后進入配置狀態，完成網絡初始化和節點通信任務初始化；之后可以進入就緒狀態，完成節點內部通信設置，如果沒有滿足通信就緒條件，就返回配置狀態繼續配置；在就緒狀態，CC可以發送喚醒幀，喚醒網絡中沒有在通信的節點，也可以獲得CPU的啟動通信命令，完成與FlexRay網絡時鐘同步；啟動成功后進入正常狀態，完成數據的收發；當出現錯誤時，可由正常狀態進入暫停狀態，重新等待CHI命令。
由此可見，控制器需要按照POC狀態進行相應操作，因此會出現對POC狀態的循環檢測，容易造成程序死鎖以及占用大量系統資源。按照操作系統的介紹，其任務是以循環的形式存在的，因此可以將檢測POC狀態放入任務中單獨執行，通過操作系統進行任務調度，可以避免影響到其他任務中程序的運行，并且提高程序的執行效率。
2 基于MC9S12XF512的μC／OS-Ⅱ移植
μC／OS-Ⅱ是源碼公開的操作系統，具有執行效率高、占用空間小和實時性能優良等特點。利用該操作系統的任務機制，設計實現Flex-Ray協議，可以大大提高系統的實時性和穩定性，并且可以避免檢測POC狀態時的死鎖現象。
目前市場上支持FlexRay通信的單片機較少，只有Freescale公司的技術比較成熟。考慮到成本問題，選擇16位單片機MC9S12XF512作為系統控制器芯片。操作系統的使用首先要解決的就是移植問題。根據μC／OS-Ⅱ的文件結構，移植時需要對OS_CPU．H，(OS_CPU_A．ASM和OS_CPUC．C三個文件進行修改，以適合MC9S12xF512芯片的需要。
2．1 修改OS_CPU．H文件
OS_CPU．H文件定義與CPU相關的硬件信息，包括各種數據類型對應的存儲長度等。