基于A(yíng)RM9和μC/OSII的多頻道數據采集系統設計

　　3.3 針對外設的時(shí)間優(yōu)化

　　針對命令掃描和解析任務(wù)，將其設置為中斷方式，在檢測到有用戶(hù)命令輸入時(shí)發(fā)生中斷，在中斷里對用戶(hù)命令進(jìn)行解析、分析、提取和處理。在中斷下半部分對命令進(jìn)行廣播式發(fā)布，發(fā)布到各個(gè)采樣任務(wù)函數使其立即刷新執行。因為用戶(hù)工作方式改變，命令刷新頻率并不高而且任務(wù)量不大，所以完全可以利用中斷的快速處理來(lái)實(shí)現這種功能。

圖4 顯示任務(wù)工作原理圖

　　在處理完命令掃描和采樣任務(wù)之后，影響整個(gè)系統性能的就剩下上位機和下位機顯示部分了。顯示任務(wù)工作原理如圖4所示，利用μC/OSII系統提供的消息隊列對顯示部分進(jìn)行改善。分別建立兩個(gè)長(cháng)度為16的消息隊列和內存塊鏈表，數據提交任務(wù)從空閑內存池中得到可用內存塊之后將本任務(wù)要顯示的數據存入該內存塊，此時(shí)該內存就變成了帶有數據的待顯示數據塊。而后將該內存塊的地址以消息的形式注冊在顯示消息隊列上。消息隊列的長(cháng)度設置為16，雖然這里只有12個(gè)任務(wù)會(huì )發(fā)送消息給消息隊列，但在實(shí)時(shí)多任務(wù)程序中，各個(gè)任務(wù)的運行是隨機的，消息隊列在一段時(shí)間內得到的消息個(gè)數是個(gè)不定值，所以留出4個(gè)空位作為裕度。而且設置初始值為16的計數信號量來(lái)保護消息隊列，數據提交任務(wù)在提交數據之前先檢測該信號量，如該信號量有效就可以發(fā)送信號，如信號量無(wú)效則需等待，直到有可用信號位時(shí)方可將信號發(fā)出。在外部硬件操作端，由外部發(fā)送任務(wù)將消息隊列中的消息按照固定速率發(fā)送到外部信號線(xiàn)上。

　　這樣設計，消息隊列就相當于一個(gè)緩沖區，使得所有提交任務(wù)都可以向這個(gè)緩沖區發(fā)送待顯示數據，有效地避免了多個(gè)任務(wù)爭用一個(gè)外圍設備而引起的死鎖、競爭冒險等問(wèn)題。同時(shí)減少了任務(wù)數量，減少了任務(wù)切換的次數，充分利用了系統時(shí)間，提高了系統性能。

　　3.4 關(guān)鍵區保護

　　多任務(wù)設計中每個(gè)任務(wù)在任何時(shí)刻都可能被其他任務(wù)打斷，必須充分考慮代碼的安全性、可重入性、可靠性、饑餓、互鎖、死鎖等情況。[3]

　　為了避免上述情況，任務(wù)間消息發(fā)送和傳遞時(shí)以及在數據采樣時(shí)對相應函數體進(jìn)行關(guān)鍵區保護，在這些函數運行的時(shí)候禁止中斷和任務(wù)調度，以保證數據傳遞和數據采樣的絕對正確性和系統運行的絕對安全性。

　　4 極限頻率測定及總結

　　上位機超級終端接收到的極限頻率測試結果如圖5所示。

圖5 極限頻率測量結果

　　分別測試了高頻段、中頻段和低頻段的極限頻率，結果在CPU使用率80%~90%的情況下測定。該系統成功實(shí)現了智能化設計和優(yōu)先級動(dòng)態(tài)調度、系統參數動(dòng)態(tài)設置等功能，達到了設計指標。