HNU-嵌入式系统-实验二

(我选的是1级实验“交通红黄绿灯”）
工程文件自取（点击跳转）

一、实验目标

基于STC-B开发板，尝试、体验并实现一个极简嵌入式操作系统及其应用。

二、实验内容

三、具体实现

（一）0级实验：

答：
（1） 资源竞争：当多个任务共享资源（如全局变量）时，如果没有适当的同步机制，它们可能会同时访问和修改资源，导致数据不一致或竞态条件。
（2） 死锁：如果任务在等待对方释放资源而自己又持有对方需要的资源，它们可能会陷入死锁状态，即它们都在等待对方，导致系统停止响应。
（3） 优先级反转：在优先级调度系统中，如果一个高优先级任务被低优先级任务阻塞，而低优先级任务又在等待中等优先级任务释放资源，这可能导致高优先级任务无法及时执行，影响系统性能。
（4） 任务饥饿：如果任务调度不当，某些低优先级任务可能会长时间得不到执行，导致任务饥饿。

（二）1级实验

1.我的“红黄绿灯”功能逻辑（车子视角）

(1)红黄绿灯模拟：数码管显示倒计时，总共8位数码管，最左边两位为“红灯”倒计时，中间两位为“黄灯”倒计时，最右边两位为“绿灯”倒计时；Led灯（总共8位），最左边两位点亮表示此时为红灯，中间两位点亮表示此时为黄灯（且闪烁），最右边两位点亮表示此时为绿灯。
(2)紧急情况（如紧急行人要经过）：若此时为绿灯且还有较长时间（车子视角），则可按下一个按钮（key1模拟）直接变黄灯闪烁3秒后，让行人可以过马路。
(3)可以切换适合行人较多拥挤的时候，此时需要尽可能让行人通过的时间变得更长：交警可以按下一个按钮（key2模拟），让红灯时间增加，绿灯通行时间减少
(4)半夜工作模式：若到了半夜时，基本上没什么行人，此时应自动调整为“只有黄灯闪烁”模式。

2.熟悉RTX51 Tiny操作系统并掌握如何运用

(1)进程与事件

进程任务函数后面 + task 任务号（上图定义）

用16位比特的数据来记录事件，从低位到高位依此代表某个事件，如0101代表事件1和事件3已经发生了，说白了，event就是记录一个状态，哪些事件发生了，就记录一下。

我们可以自己写一下进程（如按键进程，按下某个按键就执行什么功能）
如：

(2)1s事件实现

我们没有用定时器，在函数里怎么实现的1s事件
答：用cnt变量记录，cnt++代表经过了1ms，而函数里有个while循环，循环一次cnt++（代表循环一次的时间就是1ms的时间），这个怎么实现这么精准？ 用os_wait(K_IVL, 1, 0); os_wait(K_IVL, 1, 0) 是一个用于任务调度和延时的函数，具体的功能取决于你所使用的操作系统的实现。一般来说，这个函数的主要作用是 让当前任务暂停执行一段时间，以允许其他任务有机会运行。 当os_wait(K_IVL, 1, 0)调用完成后，如果已经等待了指定的时间（在这里是1毫秒），系统将唤醒该进程，允许它继续执行。

(3)外部中断

为什么两个按键状态检测分开写到两个外部中断里
最佳实践是在每个中断服务例程中专注于一个特定的任务。你可以在外部中断0和中断1中分别处理各自的
按键事件。这样可以保持逻辑清晰，并提高系统的响应速度。

3. 具体实现

(1) 红绿灯倒计时切换

构造一个实现“红黄绿切换且倒计时”的任务（进程），首先#define三个常量RED，YELLOW，GREEN（表示红、黄、绿灯对应总时间大小）

每一秒钟改变对应数码管显示时间，使其减一：

代码逻辑实现如下：

(2)紧急行人路过

可按下一个按钮（key1模拟）直接变黄灯闪烁3秒后，让行人可以过马路，具体代码实现则是调用等待事件函数，等待EVENT_KEY1_PRESS事件，后面再使green时间片置为0，使其直接进入黄灯时间片。具体代码如下：

(3)行人较多，拥挤时刻

可以切换适合行人较多拥挤的时候，此时需要尽可能让行人通过的时间变得更长：交警可以按下一个按钮（key2模拟），让红灯时间增加，绿灯通行时间减少
可定义一个全局变量mode，若为0则为正常模式，为1则为行人较多策略，使其对应的红灯总时间增加、绿灯时间减少。具体代码如下：

(4)半夜

若到了半夜时，基本上没什么行人，此时应自动调整为“只有黄灯闪烁”模式。我们使用光敏电阻，运用ADC检测光照强度，若数模转换后的电压低于某个阈值，就进入半夜模式，使其只有黄灯闪烁。
首先对ADC初始化：

在1ms进程里进行ADC采样并检测，若符合“半夜”，则将EVENT_MIDNIGHT事件加入到events事件里面。代码如下：

构建一个半夜进程：若等到有EVENT_MIDNIGHT事件时，就实现黄灯闪烁，具体代码如下：

四、效果展示

这里不好展示视频，只展示正常模式下与半夜时的模式的图片。

1.正常模式：

2.半夜：