基于μCOS-Ⅱ的微机监控系统.pdf

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1、万方数据2009年3月河北工程技术高等专科学校学报第l期JOURNALOFHEBEIENGINEERINGANDTECHNIcALCOLLEGEMar．2009No．1文章编号：l008—3782(2009)Ol—0042—04基于弘C／OS一Ⅱ的微机监控系统回文静1，何静2，张学军1(1．河北工程技术高等专科学校电气工程系，河北沧州06l001；2．天津科技大学电子信息与自动化学院，天津300222)摘要：为了提高微机监控系统的稳定性和实时性，将嵌入式操作系统引入微机监控。首先讨论了嵌入式操作系统的选择

2、方法，确定引入小型操作系统pC／OS—I切实可行，性价比高，然后以微控制器SPCE061A为硬件平台，重点研究了心／0S—l在SPCE06lA的移植。带有操作系统的微机监控设备实时性和可扩展性得以提高，具有更强的实用价值。关键词：肛C／OS—I；移植；计算机监控中图分类号：TP277文献标识码：A随着计算机技术和通信技术的发展，计算机监控系统变得越来越复杂，工业现场的微处理器往往同时运行包括数据采集、数据传输、设备控制在内的多个任务，传统的开发模式已很难满足要求。在传统的开发模式中程序由一个主循环控制，通

3、过判断不同的标志位。循环调用各功能函数。这样做的缺点是除中断服务程序以外各子程序模块没有优先级的区别，被主循环简单地轮流调用，实时性差，响应时间无法预料，而且当一个任务申请不到资源或循环过程中由于某种原因无法跳出循环时，其他任务将得不到响应。当程序不大时。可以通过设置Watchdog或利用单片机的中断等方法来解决上述矛盾，当程序变得较大时，将大大增加软件工作量和调试难度。这种情况下，在监控系统中移植一个嵌入式操作系统就显得非常必要口】。1嵌入式操作系统的选择目前市场上流行的嵌入式操作系统很多，一些商用系统

4、为用户提供了非常丰富的功能，不仅包括实时内核，同时还包括输入／输出管理、文件系统、网络、调试软件等。但是，多数计算机监控系统在工业现场应用，不需要强大的网络功能，没有复杂的文件处理要求，专用性强，系统资源有限[2】。因此，功能多、体积大的商用实时操作系统不符合计算机监控的要求，一些小型免费的操作系统反而更为合适，如pC／0S—I操作系统。这是一个基于优先级的抢占式实时多任务操作系统，它源代码公开，体积小，可靠性高，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务问通信同步(信号量，邮箱，消息队列)和内存管理等功能

5、。它的设计目标是使微处理器能够以足够短的时间对请求做出反应。并能同时运行多个任务，满足多个任务同时占用CPU的要求。在计算机监控系统中移植该操作系统可以提高资源利用率、方便应用程序操作、减少软件设计工作量，增强系统稳定性。另外，经过裁剪，该操作系统内核大小仅为几千比特，占用空间较小，不必增加过多的硬件投入，就可以达到预期目的，适合在监控系统中应用。操作系统要依附于一定的硬件平台才能工作，可用于计算机监控系统中的微处理器种类繁多，文章选用台湾凌阳公司的SPCE061A型单片机作为微处理器[3]。这是一款16

6、位单片机，采用弘’nSPTM内核，有84个引脚，CPU时钟频率可调，最高可达49MHz，它具有较强的中断处理能力，集成度高，可靠性好，易于扩展。SPCE061A还可以设置为睡眠状态，在该状态下耗电电流仅为2pA。该芯片的这些特点，使它非常适合在监控系统中应用，并能满足嵌人式操作系统的移植要求，可以作为移植弘C／0S—I的硬件平台。2移植过程收稿日期：2008—1l一24作者简介：回文静(1979一)，女．河北工程技术高等专科学校教师，研究方向：通信技术与电子信息工程、嵌入式系统与单片机等。万方数据第l期回

7、文静等：基于心／0孓I的微机监控系统43肛C／0S—I内核的绝大部分代码用C语言写成，如系统初始化、时钟设定、任务调度、事件处理、任务问同步这些功能都由C语言实现，与处理器无关，移植时不需要改动。与硬件相关的少部分程序用汇编语言编写，移植时只要根据不同处理器编写这些程序即可“】。有3个文件需要重写。其中，0SCPU．H文件完成数据类型、堆栈单位、堆栈生长方向及开关中断宏的定义。OS—CPU—C．C文件完成任务堆栈初始化和一些系统扩展函数的定义。OSCPUA．ASM文件完成任务级切换、中断级切换及时钟中断处

8、理。下面分别讨论这3个文件的编写过程∞】。2．1OSCPU．H文件的移植该文件完成以下几方面的定义：1)数据类型。数据类型的定义与所用的编译器相关，不同的编译器使用不同的字节长度表示同一数据类型。为了统一，pC／OS—I自己定义数据类型。typedefunsignedshortINT8U；typedefsignedshortINT8S；typedefunsignedintINT16U；typedefsignedintINTl6