為采用自行研發(fā)的光盤伺服信號處理器實(shí)現(xiàn)支持多格式光盤的伺服控制系統(tǒng)，筆者對光盤伺服控制系統(tǒng)做了比較深入的研究。本文介紹了一種以hitachi的h8s／2357f作為控制處理器，μc／os-ii作為嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的光盤伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

1光盤伺服控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

光盤伺服控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)如圖1所示。該設(shè)計(jì)采用自行研發(fā)的伺服數(shù)字信號處理器、hitachi公司的h8s／2357f高性能16位微控制器、akm公司的ak8566、ti公司的ssl3736等芯片實(shí)現(xiàn)cd-rom、dvd和cd-r／rw的伺服功能。并在該系統(tǒng)中完成對自行研發(fā)的光盤伺服數(shù)字信號處理器設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，為光盤伺服系統(tǒng)的產(chǎn)品化做好準(zhǔn)備。

2光盤伺服控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分析和軟件設(shè)計(jì)是光盤伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)之一，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣關(guān)系到系統(tǒng)的讀碟能力、使用壽命、穩(wěn)定性、擴(kuò)展性、維護(hù)性等性能。因?yàn)橐骖檇vd、cd和cd-r／rw等光盤格式和各種不同的機(jī)械參數(shù)的設(shè)置，伺服控制軟件的設(shè)計(jì)變得相對復(fù)雜。為了使控制邏輯明了和易于實(shí)現(xiàn)，采用在h8s／2357f上運(yùn)行μc／os-ii實(shí)現(xiàn)光盤伺服控制系統(tǒng)是一個比較好的選擇。h8s／2357f的資源比較豐富，μc／os-ii在h8上可以很好地運(yùn)行，易于系統(tǒng)的開發(fā)。

光盤伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是分析光盤伺服系統(tǒng)，把各個功能在μc／os-ii核的基礎(chǔ)上建立起來，使其有機(jī)協(xié)調(diào)地運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)光盤伺服控制系統(tǒng)。

2．μc／os-ii嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)

μc／os-ii是由jean j．labrosse編寫的一個源代碼公開、可免費(fèi)使用的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)。它是μc／os的一個升級版本。從最老的μcos到最新的μc／os-ⅱ，已有十多年的歷史。它的特點(diǎn)主要有：公開源代碼、可移植性、可固化、可裁減、支持多任務(wù)、具有可確定性等。μc／os-ii面向中小型嵌入式系統(tǒng)，是基于優(yōu)先級搶占式的實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，包含了實(shí)時內(nèi)核、任務(wù)管理、時間管理、任務(wù)間通信同步(信號量、郵箱、消息隊(duì)列)和內(nèi)存管理等功能，絕大部分代碼用c語言編寫，與硬件相關(guān)部分用匯編語言編寫。

基于μc／os-ii的應(yīng)用系統(tǒng)工作時，首先把cpu初始化；接著進(jìn)行操作系統(tǒng)初始化，主要完成任務(wù)控制塊(tcb)初始化、tcb優(yōu)先級表初始化、空任務(wù)的創(chuàng)建等；然后開始創(chuàng)建新任務(wù)，并可在新創(chuàng)建的任務(wù)中再創(chuàng)建其他的新任務(wù)；最后調(diào)用osstart()函數(shù)啟動多任務(wù)調(diào)度。

2．2光盤伺服系統(tǒng)的分析

對光盤伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)已有一些參考資料。根據(jù)μc／os-ii的特點(diǎn)和光盤伺服系統(tǒng)工作的具體情況，筆者將實(shí)現(xiàn)的光盤伺服系統(tǒng)分為三個運(yùn)行狀態(tài)：power-on state(上電態(tài))、idlestate(空閑態(tài))、execution state(執(zhí)行態(tài))。圖2表示了設(shè)定的三個狀態(tài)之間的關(guān)系和進(jìn)入各個狀態(tài)的條件。三個狀態(tài)中，執(zhí)行態(tài)最為復(fù)雜。為了把復(fù)雜的問題簡單化，把執(zhí)行態(tài)劃分為三個子系統(tǒng)：host interface(his)、buffer manager(bm)、 disk interface(dis)。圖3表示了這三個子系統(tǒng)之間的聯(lián)系和進(jìn)入跳出各個子系統(tǒng)的條件。圖4表示了子系統(tǒng)之間的狀態(tài)變化及其條件，比較明晰地表示了執(zhí)行態(tài)的實(shí)現(xiàn)過程。

2．3伺服系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

經(jīng)過如上分析，光盤伺服系統(tǒng)初始化后，創(chuàng)建了五個任務(wù)：host task(主機(jī)任務(wù))、serial port task(串口任務(wù))、disk read task(讀盤任務(wù))、disk write task(寫盤任務(wù))、servo task(伺服任務(wù))。任務(wù)間通過semaphore(信號量)和mailbox(郵箱)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)交互控制和任務(wù)的切換。圖5表明了這五個任務(wù)之間的關(guān)系。

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