嵌入式操作系統μLC／OS-Ⅱ面向數控系統的改進(jìn)
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3 需要修改的內核數據和函數
3．1 任務(wù)控制塊的修改
(1)修改OSTCBDly的含義。在μC／OS-Ⅱ中，OSTCBDly表示任務(wù)延時(shí)的時(shí)鐘節拍數，或者任務(wù)掛起時(shí)的超時(shí)時(shí)鐘節拍數。如果這個(gè)變量為0，則表示任務(wù)不延時(shí)，或者表示等待事件發(fā)生的時(shí)間沒(méi)有限制，修改后，OSTCBDly描述任務(wù)自運行的周期數，其計算公式如式(1)所示。若該項為零，任務(wù)為信號觸發(fā)的隨機任務(wù)。
(2)在TCB增加一項OSTCBDlyD作為任務(wù)自運行周期動(dòng)態(tài)值。
INT16UOSTCBDlyD； ／*任務(wù)自運行周期動(dòng)態(tài)值*／其中，OSTCBDlyD是任務(wù)等待運行時(shí)間的動(dòng)態(tài)值。若任務(wù)在等待態(tài)，其初值為OSTCBD-ly；若任務(wù)為掛起態(tài)，其初值為超時(shí)限制值。系統時(shí)鐘處理函數OSTimeTick()對OSTCBDlyD減1，當OSTCBDlyD小于0時(shí)，則將該任務(wù)放入就緒隊列。
(3)增加OSTCBStat的取值。OSTCBStat是任務(wù)的狀態(tài)字。由于增加了停止態(tài)和等待態(tài)兩種任務(wù)狀態(tài)，因此需要增加OSTCBStat的取值，具體修改是在文件μCOS_II．H中增加下面信息。
#define OS_STAT_wAIT 0x40 ／／任務(wù)狀態(tài)字為等待態(tài)
#define OS_STAT_STOP 0x80 ／／任務(wù)狀態(tài)字為停止態(tài)
3．2 時(shí)鐘節拍函數的OSTimeTick()修改
通過(guò)TCB數組掃描全部TCB，根據OSTCBStat的值做不同處理，具體處理如下：
就緒態(tài)的任務(wù)，OSTCBDlyD--，若有超時(shí)，則進(jìn)行超時(shí)處理。
掛起態(tài)的任務(wù)，OSTCBDlyD--，若有超時(shí)，則將其插入就緒表。
等待態(tài)的任務(wù)，OSTCBDlyD--，若到時(shí)，則將其加入就緒表。
運行態(tài)的任務(wù)和停止態(tài)的任務(wù)，不做處理。
3．3 增加函數OSTaskEndDeal()
當前任務(wù)的函數運行完返回時(shí)，調用函數OSTaskEndDeal()，該函數完成工作：首先調用OSTaskStkInit()將該任務(wù)的堆棧初始化；然后判斷任務(wù)是否為最低優(yōu)先級任務(wù)，若是，則保持該任務(wù)在就緒態(tài)，這樣做的目的是使最低優(yōu)先級任務(wù)始終處于就緒態(tài)，就緒表不會(huì )為空。若否，則根據OSTCBCUR→OSTCBDly決定任務(wù)該插入哪個(gè)隊列，該值等于零，任務(wù)進(jìn)入停止狀態(tài)；
不等于零，任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)。最后，調用OSStart()選擇新任務(wù)運行。
3．4 搶占式任務(wù)的實(shí)現
搶占式任務(wù)的設計需要根據實(shí)際情況做處理，這里以數控系統中的插補控制為例介紹搶占式任務(wù)的實(shí)現。
3．4．1 插補控制任務(wù)的功能
插補控制任務(wù)是根據加工命令和當前點(diǎn)的位置，實(shí)時(shí)計算各坐標軸運動(dòng)的位移和方向。插補時(shí)需要用一個(gè)定時(shí)器作為插補速度的控制，每次定時(shí)中斷觸發(fā)一步插補運算和輸出，當插補到終點(diǎn)，定時(shí)器停止，插補完成。
3．4．2 插補控制任務(wù)的實(shí)現
(1)選擇一個(gè)硬件定時(shí)器作為插補專(zhuān)用定時(shí)器，將插補任務(wù)的代碼放入該硬件定時(shí)器的中斷服務(wù)程序中。
(2)為該中斷設置一組專(zhuān)用的寄存器組，以減少中斷環(huán)境保存和恢復的時(shí)間。
(3)將需要執行插補任務(wù)的當前位置值和加工命令(如：加工曲線(xiàn)線(xiàn)形、終點(diǎn)值)等信息定義成全局變量，以便與其他任務(wù)實(shí)現快速的信息交互。
(4)插補控制任務(wù)的啟動(dòng)。根據插補速度設定定時(shí)器初值，初始化插補所用的全局變量，啟動(dòng)定時(shí)器。
4 基于改進(jìn)后的μC／OS-Ⅱ的數控機床執行控制器的軟件設計
數控機床系統采用兩級結構。上位機由專(zhuān)用軟件IPC構成，用于實(shí)現人機交互；下位機由C8051020及其外圍電路的嵌入式執行控制器構成，負責實(shí)時(shí)、可靠的控制。嵌入式執行控制器軟件基于改進(jìn)后的μC／OS-Ⅱ設計，主要包括下面一些功能：與IPC的通信(發(fā)送任務(wù)和接受任務(wù))、命令解釋(命令解釋任務(wù))和命令執行(加工監控任務(wù)、插補計算任務(wù)、間隙電壓檢測和限位開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測任務(wù))。其中，通信有發(fā)送和接收兩方面內容；命令解釋時(shí)，對開(kāi)關(guān)量控制命令直接執行；命令執行中需要進(jìn)行插補計算、檢測間隙電壓和限位開(kāi)關(guān)狀態(tài)及加工監測。各任務(wù)具體設計如表1所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/150447.htm
5 結語(yǔ)
本文根據數控系統任務(wù)特點(diǎn)，對μC／OS-Ⅱ的任務(wù)劃分和任務(wù)調度做了改進(jìn)，更加方便數控系統任務(wù)的在μC／OS-Ⅱ上的添加，同時(shí)也便于μC／OS-Ⅱ對不同任務(wù)的管理。搶占式任務(wù)減少了任務(wù)切換花費的時(shí)間，并提高了硬件資源的利用率，但應注意搶占式任務(wù)的數量不能過(guò)多，最好小于等于3個(gè)，否則會(huì )影響OS正常運行。改進(jìn)后的內核已應用到了實(shí)際項目中，系統穩定可靠。
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