μC/OS-II在总线式数据采集系统中的应用
μC/OS-II是一个源代码开放的实时操作系统,可移植、可固化(嵌入到产品中成为产品的一部分)、可裁减,属于占先式实时内核。执行时间可确定(即函数调用与服务的时间是可知的,不依赖于应用程序的多少),支持现有大多数型号的8位、16位、32位MCU/MPU,已被广泛应用于交换机、路由器、过程控制、汽车业、办公自动化、计算机外设以及民用消费类产品等,具有稳定的可靠性。把μC/OS-II应用在总线式数据采集系统中,可使该系统比以往的前后台系统电感器厂家能够更加稳定地工作,而且在一定程度上满足了监控测量实时性的需求。
1 总线式数据采集系统的组成与功能
随着社会信息化程度的提高,人们对重要工业及生活设施智能化监控的要求也越来越高。应这种需求,设计了这套总线式数据采集系统。该系统采用总线巡检方式,对监测对象进行数据采集与处理,系统硬件以模块化结构,实现32/64/128路模拟或数字量的集中监测,适用于各种标准现场一次仪表或二次仪表数据测量与控制。整机采用先进的微机处理技术和通信控制技术,并嵌入实时处理内核,智能化程度较高,工作性能更加稳定,测量精度高,通用性强。
1.1 系统组成
该系统的硬件组成如图1所示。
现场监测通道状态以总线方式,通过总线处理单元传送到中央控制单元进行数据采集与处理,其中MCU采用具有10位A/D转换器的80C196KB。
1.2 系统功能
该系统可以对各通道的工作参数、状态进行即时修改设定,并可以通过面板LED实时显示32/64/128路通道的工作状态,同时各通道的实时参数通过LCD进行逐屏显示。对发生报警的信道可以通过打印处理单元进行打印输出、声光报警及显示。该系统采用总线巡检方式,对各信道工作状态进行远程数据采集并进行集中数据处理。为进一步满足智能化管理的需要,具有和计算机通信的功能,可以实现监测数据的共享。同时,也可以通过计算机对各信道的工作状态进行设置,进一步增强了该系统的智能化管理能力。
2 μC/OS-II在系统中的应用
该系统若采用以往的前后台式工作方式,即后台为主应用程序,前台为中断处理程序;通常情况下执行主程序,若有中断发生时,则转向前台处理中断服务程序。前台需要处理定时显示系统信息子程序,或按键中断处理子程序,然后根据中断程序中所置的状态标志,由主程序判断其状态标志后再进入相应的子程序,也就是主程序采用状态查询方式进行工作。这样在一定程度上不能保证整个系统测量的实时性。因为主程序在执行其它程序时,不可能随时去检测这些状态标志,尤其是处理多信道A/D采样计算时,耗时较多。当工作的信道增加或减少时,这种现象则表现得尤为明显,而且难以实现并行操作的相互通信。在主程序的各个子模块中,有需要横向通信联系交换信息的,这在一般的前后台系统中是很困难的,且存在系统不稳定的隐患。实时内核兼具实时多任务性和稳定性,因此考虑采用实时内核。μC/OS-II是一个源码开放的实时内核,且又有许多成功的先例可供参考,可针对不同的MCU/MPU,通过条件编译裁减其内核的大小,以满足系统要求。μC/OS-II是占先式内核,总是运行就绪条件下优先级最高的任务。最大可以管理64个任务,其中保留8个给系统,故应用程序最多可以有56个任务。鉴于许多成功先例和系统成本,采用了80C196KB作为系统的MCU。通过实验,基本满足了系统所要求的实时性。
2.1 开发实时内核的流程
开发实时内核的流程如图2所示。
2.2 内核的移植
内核的移植也就是使实时内核能够在某个微处理器或微控制器上正常运行。移植工作包括以下几个内容:
(1)在OS_CPU.H中用#define定义三个宏,声明C96中能够识别的数据类型和堆栈的增长方向。
(2)在OS_CPU.C中用C语言重新编写以下几个函数:OSTaskStkInit、OS色码电感器StartHighRdy、OSTaskCreateHook、OSTa电感器生产厂家skSwHook、OSTaskDelHook、OSTaskStatHook工字电感、OSTimeTickHook。
(3)在OS_CPU.ASM中编写几个汇编语言函数LoadCtx()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OSTickISR()。
2.3 实时内核在应用中应注意的问题
一个实时系统的软件由实时操作系统加上应用程序构成。应用程序与操作系统的接口通过系统调用来实现。用80C196KB作为系统的MCU,只能用内部RAM作为TCB和所有系统存储器(含各种控制表)以及各个任务的工作和数据单元。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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