2.2 系统软件设计

　　实际应用对系统的实时性与可靠性要求较高，在软件设计中采用了多任务实时操作系统μC／OS-Ⅱ的编程方法，即将应用程序分解为若干个独立的进程，再另外创建一个监控进程，监视各个进程的运行情况，这样就保证系统运行的实时性和可靠性[2]。

　　系统采用Keil C51编译器，结合所用单片机P89C591的技术特点，移植一个支持P89C591的μC／OS-Ⅱ操作系统的工作内容包括：

　　(1) 在OS_CPU.H中用#define设置一个常量值用于控制任务堆栈的增长方向。

　　(2) 在OS_CPU.H中声明10个数据类型。

　　(3) 在OS_CPU.H中用#define定义3个宏。

　　(4) 在OS_CPU.C中编写6个简单的C语言函数，即初始化任务堆栈、任务创建钩挂函数、任务删除钩挂函数、任务切换钩挂函数、统计任务钩挂函数和定时钩挂函数。

　　(5) 在OS_CPU_A.ASM中编写4个汇编语言函数。

          系统共需创建4个任务，系统任务分配情况如图4所示。

　　CAN总线扫描任务定时扫描CAN总线的各寄存器，用于接收前置节点发送的手柄位置信号。

　　显示任务主要担任显示、刷新等职责，用于调试过程中观察动作的完成情况。

　　系统主任务用于执行数据的逻辑分析判断及超限报警等功能。数据采集任务将实时扫描各个数据采集端口，用于采集车速，发动机转速等参数。

　　主函数负责系统的初始化以及任务的创建、启动等。

　　各个任务之间通过信号量、消息队列等途径可以相互通信，以保证任务执行得实时与同步。

3 系统通信机制设计

　　轻便换档系统对通信系统的要求是：数据传输可靠，实时性高，传输速率高，误码率低[3]。CAN总线作为一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，具有很强的灵活性、简单的扩展可能性、优良的通信实时性以及通信的可靠性和检错能力，能够应用于各种苛刻的电子环境，已经成为汽车的首选网络通讯总线形式。

　　CAN总线的模型结构只有3层：物理层、数据链路层和应用层，传输介质为双绞线，通信速率最高可达1 Mb／s(40 m)，其通信方式灵活，无需站地址等节点信息，采用非破坏性总线仲裁技术，满足实时要求。

　　在研究CAN 2.0B规范的基础上，采用自定义通讯协议的方案实现了系统前后两个节点的通讯。前节点发出命令，后节点接收后不发确认信号，前节点收到后节点的信息后判断是否正确，如果不正确或在规定的时间内收不到，则重新发命令，重发超过规定的次数为通讯故障；后节点发出信息，前节点接收后不发确认信息，前节点在规定的时间内收不到则为通讯故障。节点数据帧基本结构定义如下：

      系统中每个节点数据帧用ID区别，每个节点可定义多个不同的数据帧，用以传送不同的信息。

　　系统抗干扰设计　

　　系统将从软硬件两方面采取措施，综合防止干扰对单片机系统工作的影响。

　　硬件方面主要是切断来自传输通道和电源线的干扰，设计中通过滤波电容、光电耦合器的应用以及合理的元件布局和布线，有效地抑制分布电容的干扰、电磁互感、漏磁的干扰等，同时PCB板科学的接地，很好地解决信号完整性问题，改善了PCB板的电磁兼容性(EMC)。

　　软件方面则是通过指令冗余、软件陷阱和看门狗技术来保证程序的正常运转，有效地解决了程序运行过程中的跑飞和死循环问题。

5 结 语

　　客车轻便换档系统将手动换档改为电控轻便换档，使车辆得到了更为出色的换档舒适性与经济性，彻底实现客车换档的轿车化，既保留了机械变速器效率高、成本低、结构简单的优点，又充分利用了电控响应速度快，可控性高的特性，符合汽车技术电子化、智能化、人性化的发展方向。

　　本文创新点在于摒弃以往单片机系统软件编程的单任务模式，采用嵌入式实时多任务操作系统μC／OS-Ⅱ的编程方法，使系统的实时性得到更大提高。经实践证明，系统运行可靠，通讯正常，并达到了较高的性能指标。系统只需要进行少量的调整，就能适用于各类型的客车，具有广阔的发展和应用前景。