UCOS-II在基于C8051f060的壓裝監(jiān)測設備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應用

　　所以本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用能實現(xiàn)多任務同時運行的UCOS-II實時操作系統(tǒng)^[11]。UCOS-II是有Micrium公司提供的一款可移植、可裁剪的小型多任務實時操作系統(tǒng)，它具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性優(yōu)良和擴展性良好的特點。雖然體積小但它包含了任務調度、任務管理、時間管理、內存管理和任務間的通信和同步等功能。UCOS-II中最大可支持64個任務，分別對應優(yōu)先級為0—63，高優(yōu)先級任務可以搶占低優(yōu)先級CPU資源。多任務操作系統(tǒng)是把CPU的執(zhí)行分為多個很多個時間塊，任務A執(zhí)行完后它會把CPU的使用權交給任務B，而且高優(yōu)先級的任務每執(zhí)行會主動放棄一段CPU的使用時間，把使用權交給其它的任務，這樣多個任務依次輪轉運行，由于時間塊很短，這些任務就好像是在同步并行運行了^[12]。

　　本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖3所示將其功能模塊劃分為四個任務：數(shù)據(jù)采集任務、數(shù)據(jù)發(fā)送任務、PLC通信任務、串口讀寫任務。

　　(1)數(shù)據(jù)采集任務：數(shù)據(jù)采集任務就是每次壓裝開始時，通過C8051f060單片機片內的AD轉換器進行雙通道的數(shù)據(jù)采集，采集的速度為5kHz。并同時將采集到的數(shù)據(jù)通過DMA方式保存到片外RAM中去。壓裝停止時，停止采集。

　　(2)數(shù)據(jù)發(fā)送任務：數(shù)據(jù)發(fā)送任務是將放在片外RAM中所采集的壓力和位移數(shù)據(jù)，通過SPI協(xié)議傳輸給ARM處理器，ARM再對這些數(shù)據(jù)進行曲線圖繪制和壓裝結果的判斷等操作。在片外RAM沒有采集數(shù)據(jù)時，該任務會處于休眠等待狀態(tài)。

　　(3)PLC通信任務：該系統(tǒng)通過在C8051f060上設置了14個I/O口與PLC通信，7個輸入和7個輸出。該任務是一方面監(jiān)測ARM傳送過來的指令，然后對7個輸出口進行操作，另一方面不斷監(jiān)測7個輸入I/O口，觀察PLC有沒有發(fā)送指令給ARM。

　　(4)串口讀寫任務：串口讀寫任務簡單來講就是接收并讀取來自ARM經過RS232發(fā)送過來的指令，然后發(fā)送PLC給ARM的一些信號。

　　其中最關鍵的核心任務是數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)采集這兩個任務。因為只有等運行采集任務，在片外RAM中保存了數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)發(fā)送任務才能發(fā)送。所以在任務的調度上為了協(xié)調好兩者的關系，于是在這兩個任務之中加入了一個任務之間通信的信號量。開始時信號量為0表示RAM中沒有采集的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)發(fā)送任務不能進行，當RAM中保存了一個數(shù)據(jù)之后，信號量置1，數(shù)據(jù)發(fā)送任務就可以運行了，當數(shù)據(jù)發(fā)送速度大于數(shù)據(jù)的采集速度時，即RAM中的數(shù)據(jù)為零時，這時候信號量又置0，使得數(shù)據(jù)發(fā)送任務等待數(shù)據(jù)采集任務。所以加入信號量之后就能保證任務之間能正常有秩序的運行。

　　3 總結

　　UCOS-II是一款實用性很強的小型嵌入式實時操作系統(tǒng)^[13]，隨著整個嵌入式行業(yè)的發(fā)展，它的應用也越來越廣泛，優(yōu)越性也愈加明顯。在此壓裝監(jiān)測設備上，筆者把它移植到了功能強大的C8051f060單片機上，通過多任務并行執(zhí)行調度方式，實現(xiàn)了壓裝監(jiān)測設備的一個核心單元，即實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。UCOS-II與C8051f060的結合，使得該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能實時準確地采集到壓力和位移數(shù)據(jù)，并快速的發(fā)送給上層處理單元，使得整個壓裝監(jiān)測設備能正常穩(wěn)定地運行，并取得預期效果。

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