基于μC／OS-II的電力參數監測儀設計
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電力參數的頻率測量方法采用過(guò)零比較器產(chǎn)生方波，然后利用DSP中的捕獲單元CAP，捕獲上升沿或下降沿，通過(guò)計數器計數，計算頻率。TMS320LF2407A的事件管理器共有6個(gè)捕獲單元。對于EVA模塊，與它相關(guān)的捕獲單元引腳有3個(gè)，分別是CAPl、CAP2和CAP3，可以選擇通用定時(shí)器l或2作為其時(shí)基，然而CAPl和CAP2一定要選擇相同的定時(shí)器作為時(shí)基。對于EVB模塊，與它相關(guān)的捕獲單元引腳也有3個(gè)，分別為CAP4、CAP5和CAP6，可以選擇通用定時(shí)器3或4作為其時(shí)基，然而CAP4和CAP5也一定要選擇相同的定時(shí)器作為時(shí)基。在捕獲單元使能后，輸入引腳上的指令跳變，將所選通用定時(shí)器的計數值裝入到相應的FIFO堆棧。與此同時(shí)，相應的中斷標志位被置位，如果該中斷標志沒(méi)有被屏蔽，則外設中斷將產(chǎn)生一個(gè)中斷請求信號。
每當將捕獲到的新計數值存入到FIFO堆棧時(shí)，捕獲FIFO狀態(tài)寄存器(CAPFIFOx)的相應位就進(jìn)行調整以反映FIFO堆棧新的狀態(tài)。從捕獲單元輸入引腳處發(fā)生跳變到所選通用定時(shí)器的計數值被鎖存之間的延時(shí)需要2個(gè)CPU時(shí)鐘周期。通過(guò)以上方法計算頻率。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/189002.htm
3 系統軟件設計
系統軟件分為執行軟件和應用軟件，執行軟件采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統μC／OS-II。μC／OS-II是一種源碼公開(kāi)、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，并且已經(jīng)通過(guò)了聯(lián)邦航空局(FAA)商用航行器認證，符合RTCA(航空無(wú)線(xiàn)電技術(shù)委員會(huì ))D0一l78B標準(該標準是為航空電子設備所使用軟件的性能要求而制定的)。由于μC／OS―II采用多任務(wù)機制，采用優(yōu)先級調度算法完成任務(wù)間的調度，并支持搶占式調度，通過(guò)任務(wù)調度和任務(wù)監視，系統具有較好的實(shí)時(shí)性和安全性。同時(shí)μC／OS―II具有可裁減的體系結構，并具有內存管理、中斷管理和任務(wù)控制塊(TCB)擴展的功能，該軟件具有較好的可擴展性，因此選擇μC／OS―II作為系統執行軟件。
將系統任務(wù)分為模擬量采集任務(wù)、電力參數計算任務(wù)、通訊任務(wù)和顯示任務(wù)等，并分配不同的任務(wù)優(yōu)先級。
當確定μC／OS―II中的任務(wù)，并給任務(wù)賦予優(yōu)先級，系統即可按照μC／OS-II的調度機理進(jìn)行任務(wù)調度，具體由哪個(gè)任務(wù)工作是由調度器(scheduler)完成。任務(wù)調度分為中斷級調度和任務(wù)級調度，中斷級調度由μC／OS―II中的OSIntExt()函數完成；任務(wù)級調度由μC／0S―II中的OSSched()函數來(lái)完成。系統中，時(shí)間片的產(chǎn)生，通訊接收中斷，A／D轉換器采集中斷都是屬中斷級調度，其余的任務(wù)均屬任務(wù)級調度。
μC／OS―II的任務(wù)調度機制：屬于基于優(yōu)先級的占先式任務(wù)調度算法，系統中的任務(wù)都有一個(gè)固定的優(yōu)先級，在任意時(shí)刻內核總是將CPU的控制權分配給就緒狀態(tài)的最高優(yōu)先級的任務(wù)，如果系統內核在某刻發(fā)現有比當前任務(wù)優(yōu)先級更高的任務(wù)處于就緒狀態(tài)，內核立即保存上下文，并切換到優(yōu)先級更高任務(wù)的上下文執行。
在實(shí)際應用中，首先將實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統μC／OS―II移植到TMS320LF2407A中，現在關(guān)于μC／OS―II移植到該處理器的源代碼較多，此處不作分析，只將移植時(shí)需用戶(hù)自己編寫(xiě)幾個(gè)函數列出：①編寫(xiě)OS_CPU_A．ASM；包括4個(gè)子程序 _OSStartHighRdy()；_OSCtrxSw()；_OSIntCtxsw()和0STickISR()；這需對處理器的寄存器進(jìn)行操作，所以必須用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。②編寫(xiě)0S_CPU_C．C；本文件僅包括OSTaskStkInit()子程序，該函數模仿TI公司的I$$SAVE庫函數對任務(wù)堆棧初始化。③編寫(xiě)OS_CPU．H；包括了用#define定義的與處理器相關(guān)的常量、宏和類(lèi)型定義。有系統數據類(lèi)型定義，棧增長(cháng)方向定義，關(guān)中斷和開(kāi)中斷定義，系統軟中斷的定義等等。④按需配置OS_CFG．H，按需修改CPU中斷向量表和外設向量表。在成功移植μC／OS一Ⅱ后，就可添加相應的應用任務(wù)子程序，然后逐個(gè)任務(wù)調試，最后完成系統的軟件設計。
4 應用
系統在實(shí)際應用中除了實(shí)時(shí)獲得和顯示操作系統的電力參數以外，可實(shí)現必要的保護功能。例如在實(shí)現電力線(xiàn)路微機保護中，評價(jià)系統性能好壞很重要的一項指標就是跳閘出口時(shí)間，即從故障發(fā)生時(shí)刻到裝置動(dòng)作輸出跳閘信號所用的時(shí)間。下面以過(guò)電壓保護為例分析采用μC／OS―II的保護裝置對故障的響應速度。
對于速斷保護，跳閘出口時(shí)間一般包括等待A／D采樣中斷時(shí)間、A／D采樣時(shí)間、等待保護中斷時(shí)間、保護任務(wù)運行時(shí)間及保護繼電器動(dòng)作時(shí)間。其中繼電器動(dòng)作時(shí)間和等待保護中斷時(shí)間占整個(gè)響應時(shí)間的90％，其他幾個(gè)時(shí)間可以忽略。在保護裝置中采用的繼電器動(dòng)作時(shí)間約為10 ms，等待保護任務(wù)需5 ms，故理論上講出口時(shí)間為15 ms，表1為實(shí)際測量中得到的數據，結果表明2類(lèi)數據基本相符。
5 結語(yǔ)
系統是基于實(shí)時(shí)嵌入式操作系統μC／OS―II設計的電力參數監測儀器，具有結構簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗表明，該系統在數據處理、轉換、通訊等方面，具有實(shí)時(shí)性高，系統抗干擾能力強，可擴展性好，易于在類(lèi)似的工業(yè)及民用的測控系統使用。
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