基于單片機的智能電療儀的μC/OS—II移植與研究

徐肖鯨+++趙宏才+++郭佳樂+++刁少文

摘 要：隨著智能化對各行各業(yè)的影響，傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)也迎來了更先進的治療手段。在單片機作為控制核心的電療儀中，如果能讓電療儀具備多種功能并同時工作互不干擾，就可以使電療的過程更加安全便捷。文章將對μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)進行分析和移植研究，用以改善電療儀的功能。

關(guān)鍵詞：電療儀；單片機；μC/OS-II移植；STM32F103RCT6

1 智能電療儀的介紹

隨著信息技術(shù)的不斷進步，嵌入式智能設(shè)備的發(fā)展使得人們在使用醫(yī)療器材時會更多地考慮其智能性與易用性以及更好的人機交互性。那么為基于STM32F103RCT6控制的電療儀移植一款能增強其性能的嵌入式操作變得尤為重要。

本文將對如何在STM32F103RCT6上移植μC/OS-II 操作系統(tǒng)進行研究，從而使得基于STM32F103RCT6控制的電療儀能夠進行多任務(wù)同時工作，也使電療儀能完成多個任務(wù)之間的協(xié)同工作，讓治療過程更加智能、安全。

2 μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)的介紹

μC/OS-II是一種開源的實時多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，由于其采用搶占式實時多任務(wù)的工作模式，使得其可以同時運行多個各個任務(wù)。

相比于沒有植入μC/OS-II的STM32F103RCT6，CPU中所有程序都處在一個大循環(huán)中，從而無法實時響應(yīng)外部中斷，并且也沒有辦法同時進行多任務(wù)，如果沒有μC/OS-II的幫助，電療儀的使用和管理都將不太容易。

與此同時，μC/OS-II還具有完整、可移植、可固化、可裁剪定制的優(yōu)點，只需針對相應(yīng)的芯片進行適當裁剪，就可以移植到各類嵌入式處理器里。

3 μC/OS-II 的移植過程介紹

STM32F103RCT6內(nèi)核為Cortex-M3，在進行移植工作時可分為三個部分見表1：

第一部分，與處理器類型沒有關(guān)系的文件，這類文件可以直接移植，并根據(jù)實際需求進行裁剪。

第二部分，一些包含有應(yīng)用程序所需要的所有頭文件，這類文件用來控制函數(shù)和相關(guān)任務(wù)數(shù)量、事件控制塊、優(yōu)先級等。

第三部分，關(guān)系到能否成功移植μC/OS-II的文件，這類文件與處理器緊密相關(guān)。

4 移植OS_CPU.H 、OS_CPU_C.C 、OS_CPU_A.ASM的難點分析

4.1 OS_CPU.H文件

該文件主要包含了用戶#define定義語句，與處理器相關(guān)的常數(shù)，類型以及宏。在移植過程中的主要是對禁止或者允許中斷宏、編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型、棧增長方向、以及 OS_TASK_SW（）宏的定義。

4.2 OS_CPU_C.C 文件

該文件主要是在創(chuàng)建任務(wù)時對任務(wù)堆棧和鉤子函數(shù)進行初始化操作，在初始化時將對任務(wù)堆棧結(jié)構(gòu)進行初始化，在鉤子函數(shù)可以不包含其他代碼，一般通過聲明9個空函數(shù)以作為擴展μC/OS-II 功能時使用。

4.3 OS_CPU_A.ASM文件

該文件是移植μC/OS-II中最為關(guān)鍵的部分，OS_CPU_A.ASM包括與處理器相關(guān)的匯編函數(shù)，對于多任務(wù)進行系統(tǒng)切換的程序，針對任務(wù)的優(yōu)先級不同優(yōu)先運行優(yōu)先級最高的程序。OS_CPU_A.ASM的具體功能實現(xiàn)與測試如圖1所示。

5 結(jié)束語

本文給出了將μC/OS-II移植到STM32系列芯片STM32F103RCT6上的方案，分析并研究了μC/OS-II內(nèi)核的優(yōu)點與移植方案。經(jīng)過將μC/OS-II移植進STM32F103RCT6將很大程度地提高電療儀的功能，使得醫(yī)生或者患者在使用電療儀時能更加安全、便利，實實在在地感受到醫(yī)療設(shè)備智能化帶來的好處。

參考文獻

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作者簡介：徐肖鯨（1991-），男，碩士，青島理工大學，研究方向：智能體控經(jīng)絡(luò)電療儀的研發(fā)。

趙宏才（1958-），男，研究生導師，副教授，青島理工大學。

郭佳樂（1990-），男，碩士，青島理工大學，研究方向：康復機器人。

刁少文（1989-），男，碩士，青島理工大學。