μC/OS-II在總線(xiàn)式數據采集系統中的應用

μC/OS-II是一個(gè)源代碼開(kāi)放的實(shí)時(shí)操作系統,可移植、可固化(嵌入到產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分)、可裁減,屬于占先式實(shí)時(shí)內核。執行時(shí)間可確定(即函數調用與服務(wù)的時(shí)間是可知的,不依賴(lài)于應用程序的多少),支持現有大多數型號的8位、16位、32位MCU/MPU,已被廣泛應用于交換機、路由器、過(guò)程控制、汽車(chē)業(yè)、辦公自動(dòng)化、計算機外設以及民用消費類(lèi)產(chǎn)品等,具有穩定的可靠性。把μC/OS-II應用在總線(xiàn)式數據采集系統中,可使該系統比以往的前后臺系統能夠更加穩定地工作,而且在一定程度上滿(mǎn)足了監控測量實(shí)時(shí)性的需求。

1 總線(xiàn)式數據采集系統的組成與功能

隨著(zhù)社會(huì )信息化程度的提高,人們對重要工業(yè)及生活設施智能化監控的要求也越來(lái)越高。應這種需求,設計了這套總線(xiàn)式數據采集系統。該系統采用總線(xiàn)巡檢方式,對監測對象進(jìn)行數據采集與處理,系統硬件以模塊化結構,實(shí)現32/64/128路模擬或數字量的集中監測,適用于各種標準現場(chǎng)一次儀表或二次儀表數據測量與控制。整機采用先進(jìn)的微機處理技術(shù)和通信控制技術(shù),并嵌入實(shí)時(shí)處理內核,智能化程度較高,工作性能更加穩定,測量精度高,通用性強。

1.1 系統組成

該系統的硬件組成如圖1所示。

現場(chǎng)監測通道狀態(tài)以總線(xiàn)方式,通過(guò)總線(xiàn)處理單元傳送到中央控制單元進(jìn)行數據采集與處理,其中MCU采用具有10位A/D轉換器的80C196KB。

1.2 系統功能

該系統可以對各通道的工作參數、狀態(tài)進(jìn)行即時(shí)修改設定,并可以通過(guò)面板LED實(shí)時(shí)顯示32/64/128路通道的工作狀態(tài),同時(shí)各通道的實(shí)時(shí)參數通過(guò)LCD進(jìn)行逐屏顯示。對發(fā)生報警的信道可以通過(guò)打印處理單元進(jìn)行打印輸出、聲光報警及顯示。該系統采用總線(xiàn)巡檢方式,對各信道工作狀態(tài)進(jìn)行遠程數據采集并進(jìn)行集中數據處理。為進(jìn)一步滿(mǎn)足智能化管理的需要,具有和計算機通信的功能,可以實(shí)現監測數據的共享。同時(shí),也可以通過(guò)計算機對各信道的工作狀態(tài)進(jìn)行設置,進(jìn)一步增強了該系統的智能化管理能力。

2 μC/OS-II在系統中的應用

該系統若采用以往的前后臺式工作方式,即后臺為主應用程序,前臺為中斷處理程序;通常情況下執行主程序,若有中斷發(fā)生時(shí),則轉向前臺處理中斷服務(wù)程序。前臺需要處理定時(shí)顯示系統信息子程序,或按鍵中斷處理子程序,然后根據中斷程序中所置的狀態(tài)標志,由主程序判斷其狀態(tài)標志后再進(jìn)入相應的子程序,也就是主程序采用狀態(tài)查詢(xún)方式進(jìn)行工作。這樣在一定程度上不能保證整個(gè)系統測量的實(shí)時(shí)性。因為主程序在執行其它程序時(shí),不可能隨時(shí)去檢測這些狀態(tài)標志,尤其是處理多信道A/D采樣計算時(shí),耗時(shí)較多。當工作的信道增加或減少時(shí),這種現象則表現得尤為明顯,而且難以實(shí)現并行操作的相互通信。在主程序的各個(gè)子模塊中,有需要橫向通信聯(lián)系交換信息的,這在一般的前后臺系統中是很困難的,且存在系統不穩定的隱患。實(shí)時(shí)內核兼具實(shí)時(shí)多任務(wù)性和穩定性,因此考慮采用實(shí)時(shí)內核。μC/OS-II是一個(gè)源碼開(kāi)放的實(shí)時(shí)內核,且又有許多成功的先例可供參考,可針對不同的MCU/MPU,通過(guò)條件編譯裁減其內核的大小,以滿(mǎn)足系統要求。μC/OS-II是占先式內核,總是運行就緒條件下優(yōu)先級最高的任務(wù)。最大可以管理64個(gè)任務(wù),其中保留8個(gè)給系統,故應用程序最多可以有56個(gè)任務(wù)。鑒于許多成功先例和系統成本,采用了80C196KB作為系統的MCU。通過(guò)實(shí)驗,基本滿(mǎn)足了系統所要求的實(shí)時(shí)性。

2.1 開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)內核的流程

開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)內核的流程如圖2所示。