uC/OS-II在配电监测终端仪表中的应用 01 仪表

samwalton

随着各种电子系统在各领域中应用的不断深入，对电子系统本身的各方面性能提出了越来越高的要求，使应用软件朝着系统化方向加速发展。传统的嵌入式系统设计中，大多采用单任务的顺序机制。应用程序是一个无限的大循环，所有的事件都得按顺序执行，与时间相关性较强的事件靠定时中断来保证。这种方式编程的优势在于程序较为直观，但由此带来一个重要的问题，那就是系统的稳定性、实时性较差。尤其当系统功能较复杂，同时对实时性要求较严格时，这种单任务机制的弱点使暴露无遗。
在配电监测终端软件的设计中，笔者将买时操作系统μC/OS-II用于TMS320F206的程序设计；将系统所要的功能细化成为几个核心任务，由μC/OS-II实时内核进行调度，实现了多任务的并行执行，系统的可靠性和实时性得到大幅提升。ΜC/OS-II是免费的、源代码公开的、微内核嵌入式实时操作系统，其实时性能和内核的健壮性早已经在大量的实际应用中得到了证实。
1 系统概述
在电力系统中，对电子设备的要求是比较高的。配电监测终端是监测电网运行状况的一种重要设备，主要完成以下功能：对电压、电流信号进行采样，A/D转换；对所采集到的数据进行计算分析，得出各种监测指标参数；对所有指标参数进行统计分析，处理液晶显示和键盘扫描，响应按键命令，进行数据通信处理。在对电压、电流模拟通道信号的采样和A/D转换过程中，为保证严格的等时间间隔，将这部分事件处理放到实时器中断中进行。数字信号分析处理作为一个程序模块，完成数据的分析运行。键盘扫描和液晶显示处理部分程序，作为人机交换信息最直接的通道。它的设计是否合理，直接影响到用户使用的满意程序。在单任务系统中，程序循环的周期不确定，因此键盘扫描周期无法确定。当程序运算量较大时，容易造成明显的键盘响应迟钝。键盘扫描周期很大程序上受到主程序循环时序的影响，而且，当主程序中某个程序模块出现问题时，将出现程序卡住，直到看门狗复位为止。


    在多任务系统中，这些问题可以得到很好的解决。利用嵌入式实时操作系统内核对所有“任务”进行统一调度和管理，使CPU的使用权在建立的“任务”间切换；同时，在多任务机制下，使应用程序模块化，使开发任务层次化。
整个系统的设计可以分为三个层次：最底层为硬件平台是，包含微处理器系统及相关应用电路，第二层为任务层，包含电路驱动程序和应用程序；最高一层为μC/OS-II操作系统层，是整个系统的管理核心，如图1所示。