基于A(yíng)Tmega128和μC／OS-II的在線(xiàn)鈉離子分析儀的設

5 軟件設計
8位單片機為核心的測控系統程序一般采用前后臺方式編寫(xiě)，后臺運行一個(gè)大的無(wú)限循環(huán)，前臺為多個(gè)中斷，在這種方式中，中斷服務(wù)程序提供的信息一直要等到后臺程序運行到處理該信息時(shí)才能得到處理，所以在處理信息的及時(shí)性上這種系統要比實(shí)際做到的差，而且代碼編寫(xiě)復雜，增加功能時(shí)任務(wù)量大，不便于維護。因此采用μC／OS-II操作系統。
5．1 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統μC／OS-Ⅱ
μC／OS-II是一個(gè)完整的，開(kāi)源的，可移植、固化、裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內核。程序量，僅7～8K，絕大部分代碼采用ANSI C編寫(xiě)．便于移植。其穩定性與安全性方面已經(jīng)過(guò)美國聯(lián)邦航空管理局認證。
使用μC／OS設計軟件系統首先要實(shí)現μC／OS在硬件應用平臺上的移植，主要就是完成對OS_CPU_C.C，OS_CPU_A．ASM等多個(gè)與處理器相關(guān)文件的改寫(xiě)，在μC／OS的官方網(wǎng)站有在數十種處理器上移植成功的范例，可以免費下載，這里不再詳細介紹。
基于μC／OS-II編寫(xiě)應用程序比較簡(jiǎn)單，首先根據系統功能合理劃分任務(wù)，確定任務(wù)間的通信機制。每個(gè)任務(wù)都是相對獨立的子模塊，有唯一的優(yōu)先級和自己的堆?？臻g。每個(gè)任務(wù)處于以下5種狀態(tài)的一種：休眠態(tài)、就緒態(tài)、運行態(tài)、掛起態(tài)及被中斷態(tài)。內核在一個(gè)定時(shí)中斷函數中查詢(xún)進(jìn)入就緒態(tài)中的優(yōu)先級最高的任務(wù)，然后把當前任務(wù)掛起，保存現場(chǎng)，執行該任務(wù)。各個(gè)任務(wù)間根據信號量、消息郵箱、隊列等通信方式傳遞信息。
5．2 任務(wù)劃分
基于μC／OS-II編寫(xiě)應用程序主要的工作是劃分任務(wù)和分配優(yōu)先級及任務(wù)之間信息的傳遞。設計中，將整個(gè)系統劃分為：①數據處理與顯示；②菜單顯示任務(wù)；③串口通信任務(wù)。A／D中斷：AD7714的定時(shí)中斷；觸摸屏中斷：點(diǎn)擊觸摸屏觸發(fā)外部中斷。軟件設計如圖4所示。

在A(yíng)D7714的A／D定時(shí)中斷服務(wù)中發(fā)送消息，數據處理及顯示任務(wù)接收到消息后，把消息中的A／D數據經(jīng)過(guò)公式推導，轉換成相應的鈉含量并顯示。
在觸摸屏中斷處理函數中發(fā)送消息給菜單任務(wù)，菜單任務(wù)接收到消息中的坐標值后，進(jìn)行判斷并顯示相應的菜單界面。串口通信任務(wù)把測量值經(jīng)過(guò)串口遠傳到控制室。

6 結語(yǔ)
系統創(chuàng )新性在于將高性能微處理器MEGA128和新器件AD7714首次應用于水質(zhì)監測信號采集。同時(shí)移植μC／OS-II操作系統。系統硬件電路簡(jiǎn)潔可靠，功耗低、可靠性高。軟件實(shí)時(shí)性好，便于擴展功能。將此分析儀與進(jìn)口儀表進(jìn)行對照實(shí)驗，數據如表1所示。

由表1數據可知，該分析儀的測量精度接近進(jìn)口儀表。通過(guò)與國家標準比對，分析儀的各項指標已符合國標，可作為在線(xiàn)式儀表用于水質(zhì)鈉離子含量的連續檢測。