基于DSP的鋁電磁鑄造磁場(chǎng)控制器的設計和實(shí)現

1．2 系統軟件設計
(1)系統軟件架構
鑒于整個(gè)系統要實(shí)現的任務(wù)繁多，DSP各外設均被應用，對處理的實(shí)時(shí)性要求比較高，并且DSP(TMS320F2808)平臺支持和能承載RTOS的開(kāi)發(fā)，所以系統軟件采用mC／OS-II設計。mC／OS-II是一種源碼公開(kāi)、可移植、可固化(ROMable)、可裁減(scalable)、可剝奪性(preemptive)、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統[3，5]。整個(gè)系統軟件分為兩步：a．μ C／OS-II到DSP移植；b．μC／OS-II平臺上軟件的編寫(xiě)。μ C／OS-II到DSP移植只需要修改與處理器相關(guān)的OS_CPU．H、OS_CPU_C．C和OS CPU A．A三個(gè)文件的代碼，移植的工作量相對較小。由于μ C／OS-II是基于優(yōu)先級的搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，因此，在進(jìn)行代碼編寫(xiě)之前，應先確認系統的任務(wù)數，每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級別，并為每個(gè)任務(wù)分配一定數量的堆?？臻g以供運行時(shí)調用。也就是說(shuō)，要首先對復合磁場(chǎng)控制系統軟件的各功能模塊進(jìn)行管理。

根據復合磁場(chǎng)控制系統的特殊性，將控制軟件分為0～9十個(gè)級別，表1為軟件各功能模塊以及分別對應的任務(wù)名稱(chēng)、任務(wù)優(yōu)先級別。
控制程序的流程是：首先進(jìn)行CPU及程序數據初始化；再進(jìn)行操作系統初始化，主要完成任務(wù)控制塊(TCB)初始化、TCB優(yōu)先級表初始化、TCB鏈表初始化、事件控制塊(ECB)鏈表初始化、空任務(wù)的創(chuàng )建等等；然后創(chuàng )建任務(wù)D TK ST，在任務(wù)D TK ST中再創(chuàng )建其他任務(wù)；最后啟動(dòng)多任務(wù)調度。在多任務(wù)調度開(kāi)始后，啟動(dòng)時(shí)鐘節拍源開(kāi)始計時(shí)，此節拍源給系統提供周期性的時(shí)鐘中斷信號，實(shí)現延時(shí)和超時(shí)確認。當時(shí)鐘中斷來(lái)臨時(shí)，系統把當前正在執行的任務(wù)掛起，保護現場(chǎng)，進(jìn)行中斷處理，判斷有無(wú)任務(wù)延時(shí)到期，若有，則使該任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，并把所有進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)的優(yōu)先級進(jìn)行比較，通過(guò)任務(wù)切換去執行最高優(yōu)先級的任務(wù)，若沒(méi)有別的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，則恢復現場(chǎng)繼續執行原任務(wù)。任務(wù)之間通過(guò)信號量和消息郵箱進(jìn)行通信，任務(wù)和中斷之間通過(guò)消息郵箱進(jìn)行通信。
在保證功能實(shí)現的基礎上，為進(jìn)一步提高系統的可靠性，增加了系統監控任務(wù)。該任務(wù)功能是監視系統其他任務(wù)的運行。被監視任務(wù)在其即將運行完畢時(shí)監視任務(wù)發(fā)送消息說(shuō)明自身運行正常。被監視任務(wù)運行時(shí)，監視任務(wù)等待被監視任務(wù)給它發(fā)送消息，等待時(shí)間被設定為預計的任務(wù)正常運行所需的最大時(shí)間。若等待時(shí)間內監視任務(wù)收到消息，則認為發(fā)送消息的任務(wù)運行正常，依照各任務(wù)執行順序的開(kāi)始運行下一任務(wù)，監視任務(wù)等待下一任務(wù)發(fā)送的消息。若等待時(shí)間已過(guò)，監視任務(wù)仍未收到消息，則系統的時(shí)間管理函數將強行把監視任務(wù)視為就緒狀態(tài)。因為監視任務(wù)的優(yōu)先權是最高的，它將搶占對CPU的控制權并采取相應的糾錯方案以保證系統的穩定運行。