嵌入式實(shí)現地鐵雜散電流監測裝置

　　系統中并行存在的幾個(gè)任務(wù)按優(yōu)先級從高到低依次是:顯示任務(wù)、鍵盤(pán)管理任務(wù)、輸出任務(wù)、各路數據數據采集任務(wù)和數據處理任務(wù)。系統采用靜態(tài)優(yōu)先級,這樣系統的控制會(huì )相對比較簡(jiǎn)單。

　　系統中的每個(gè)任務(wù)包括應用程序、任務(wù)堆棧以及任務(wù)控制塊( TCB) 三部分。任務(wù)控制塊是一個(gè)數據結構,當任務(wù)的CPU 使用權被剝奪時(shí),ucosII 用它來(lái)保存該任務(wù)的狀態(tài)。當任務(wù)重新獲得CPU 的使用權時(shí),任務(wù)控制塊能確保任務(wù)從被中斷的那一點(diǎn)執行下去。操作系統可以通過(guò)查詢(xún)任務(wù)控制塊的內容從而對任務(wù)進(jìn)行管理。系統中任務(wù)的狀態(tài)有5 種:休眠態(tài)、就緒態(tài)、運行態(tài)、中斷服務(wù)和等待態(tài)。狀態(tài)之間的轉換如圖5所示。

　　休眠態(tài)時(shí)任務(wù)駐留在程序空間中,還沒(méi)有交給uc/ os2II 管理。當任務(wù)一旦建立,就進(jìn)入就緒態(tài)。就緒態(tài)中優(yōu)先級最高的任務(wù)轉為運行態(tài)。如果系統的運行導致就緒態(tài)中的一個(gè)任務(wù)優(yōu)先級高于運行態(tài)的任務(wù)優(yōu)先級,則系統通過(guò)調度使運行態(tài)任務(wù)喪失對CPU 的控制權轉為等待態(tài)或者就緒態(tài),轉而運行就緒態(tài)中的那個(gè)任務(wù)。這樣就實(shí)現了任務(wù)的切換。

　　每個(gè)處于等待態(tài)的任務(wù)都對應一個(gè)等待時(shí)間,時(shí)間管理函數可將等待時(shí)間已過(guò)的等待態(tài)的任務(wù)轉為就緒態(tài),這實(shí)際上也就是時(shí)鐘中斷的中斷服務(wù)程序。

　　3.5　任務(wù)的通信和調度

　　本系統中任務(wù)間的通信采用消息隊列來(lái)完成的。消息隊列是uc/ os2II 中的一種通信機制,可以使一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一任務(wù)發(fā)送以指針?lè )绞蕉x的變量。為方便易用，采用消息隊列，用于數據采集任務(wù)、數據處理任務(wù)、鍵盤(pán)管理任務(wù)、輸出任務(wù)、顯示任務(wù)之間的通信。系統通過(guò)隊列控制塊來(lái)管理消息隊列,每個(gè)消息隊列對應一個(gè)隊列控制塊。消息的存取基于優(yōu)先級原則,隊列控制塊中等待任務(wù)列表內優(yōu)先級任務(wù)最高的任務(wù)先從消息隊列中取消息,系統采用搶占式內核,調度函數總是保證優(yōu)先級最高的就緒態(tài)任務(wù)轉為運行態(tài)。當就緒態(tài)的任務(wù)搶占CPU 時(shí),系統執行一次中斷服務(wù)程序。當任務(wù)中的消息發(fā)送完成以及中斷返回時(shí),系統調用調度函數,將任務(wù)從等待態(tài)轉為就緒態(tài),這樣就緒態(tài)中任務(wù)的最高優(yōu)先級就會(huì )發(fā)生變化,進(jìn)而影響到運行態(tài)和就緒態(tài)間的任務(wù)切換。在本系統中,正在運行的任務(wù)需要通過(guò)消息(調用OSQPEND( ) 函數) 來(lái)等待一個(gè)事件的發(fā)生。假如該事件一直沒(méi)有出現,調用該函數的任務(wù)將被置于等待狀態(tài)(優(yōu)先級最低的任務(wù)可不需要等待某個(gè)消息) 。此時(shí)下一個(gè)優(yōu)先級最高的任務(wù)將立即獲得CPU 控制權。

　　4 系統的工作過(guò)程

　　本系統采用兩種方式顯示采集電流的大小，循環(huán)顯示和指定顯示，在正常工作情況下，采用循環(huán)顯示方式顯示8路采集電流大小，每采集完一路電壓，就向數據處理任務(wù)發(fā)送一條消息，而數據處理任務(wù)每處理完一路就向顯示任務(wù)發(fā)送一條消息，由于鍵盤(pán)掃描任務(wù)優(yōu)先級比數據采集任務(wù)最高，每當用戶(hù)鍵盤(pán)選擇時(shí)，就搶斷當前采集任務(wù)，而去處理用戶(hù)需要選擇的那路電壓，并相應顯示。當采集電流超過(guò)一定標準時(shí)，系統會(huì )報警，以告之監測人員，另外本系統還留有串行232接口，用于和微機通信，以?xún)Υ骐s散電流的歷史情況。當所有任務(wù)運行完后,開(kāi)始下一個(gè)周期的運行。應用程序與uc/ os2II 的內核是一起下載到單片機系統中。成功的移植需要對內核程序進(jìn)行一定的修改,主要是修改內核中與硬件密切相關(guān)的幾個(gè)文件，具體可參考相關(guān)文獻.

　　5 　結束語(yǔ)

　　本系統經(jīng)調試,軟硬件工作均正常。實(shí)驗證明,本系統較傳統的數據采集系統在安全性和實(shí)時(shí)性方面都有了很大的提高,完全能夠適應復雜系統的需要。