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uC/OS-II在配電監(jiān)測(cè)終端儀表中的應(yīng)用
摘要：講述嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II在電力監(jiān)控儀表中的應(yīng)用；通過實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)對(duì)所有任務(wù)的調(diào)度管理，解決在單任務(wù)系統(tǒng)中難以處理的實(shí)時(shí)性差的問題，同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性；較詳細(xì)地給出系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計(jì)思路，以及軟件中各任務(wù)的具體運(yùn)行過程。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 內(nèi)核 任務(wù) 消息陣列
引言
隨著各種電子系統(tǒng)在各領(lǐng)域中應(yīng)用的不斷深入，對(duì)電子系統(tǒng)本身的各方面性能提出了越來越高的要求，使應(yīng)用軟件朝著系統(tǒng)化方向加速發(fā)展。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，大多采用單任務(wù)的順序機(jī)制。應(yīng)用程序是一個(gè)無限的大循環(huán)，所有的事件都得按順序執(zhí)行，與時(shí)間相關(guān)性較強(qiáng)的事件靠定時(shí)中斷來保證。這種方式編程的優(yōu)勢(shì)在于程序較為直觀，但由此帶來一個(gè)重要的問題，那就是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性較差。尤其當(dāng)系統(tǒng)功能較復(fù)雜，同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較嚴(yán)格時(shí)，這種單任務(wù)機(jī)制的弱點(diǎn)使暴露無遺。
在配電監(jiān)測(cè)終端軟件的設(shè)計(jì)中，筆者將買時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II用于TMS320F206的程序設(shè)計(jì)；將系統(tǒng)所要的功能細(xì)化成為幾個(gè)核心任務(wù)，由μC/OS-II實(shí)時(shí)內(nèi)核進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)的并行執(zhí)行，系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性得到大幅提升。ΜC/OS-II是免費(fèi)的、源代碼公開的、微內(nèi)核嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其實(shí)時(shí)性能和內(nèi)核的健壯性早已經(jīng)在大量的實(shí)際應(yīng)用中得到了證實(shí)。
1 系統(tǒng)概述
在電力系統(tǒng)中，對(duì)電子設(shè)備的要求是比較高的。配電監(jiān)測(cè)終端是監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀況的一種重要設(shè)備，主要完成以下功能：對(duì)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行采樣，A/D轉(zhuǎn)換；對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，得出各種監(jiān)測(cè)指標(biāo)參數(shù)；對(duì)所有指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，處理液晶顯示和鍵盤掃描，響應(yīng)按鍵命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信處理。在對(duì)電壓、電流模擬通道信號(hào)的采樣和A/D轉(zhuǎn)換過程中，為保證嚴(yán)格的等時(shí)間間隔，將這部分事件處理放到實(shí)時(shí)器中斷中進(jìn)行。數(shù)字信號(hào)分析處理作為一個(gè)程序模塊，完成數(shù)據(jù)的分析運(yùn)行。鍵盤掃描和液晶顯示處理部分程序，作為人機(jī)交換信息最直接的通道。它的設(shè)計(jì)是否合理，直接影響到用戶使用的滿意程序。在單任務(wù)系統(tǒng)中，程序循環(huán)的周期不確定，因此鍵盤掃描周期無法確定。當(dāng)程序運(yùn)算量較大時(shí)，容易造成明顯的鍵盤響應(yīng)遲鈍。鍵盤掃描周期很大程序上受到主程序循環(huán)時(shí)序的影響，而且，當(dāng)主程序中某個(gè)程序模塊出現(xiàn)問題時(shí)，將出現(xiàn)程序卡住，直到看門狗復(fù)位為止。
在多任務(wù)系統(tǒng)中，這些問題可以得到很好的解決。利用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核對(duì)所有“任務(wù)”進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理，使CPU的使用權(quán)在建立的“任務(wù)”間切換；同時(shí)，在多任務(wù)機(jī)制下，使應(yīng)用程序模塊化，使開發(fā)任務(wù)層次化。
整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)層次：最底層為硬件平臺(tái)是，包含微處理器系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用電路，第二層為任務(wù)層，包含電路驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序；最高一層為μC/OS-II操作系統(tǒng)層，是整個(gè)系統(tǒng)的
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