UCOS-II在基于C8051f060的壓裝監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用

　　所以本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用能實現(xiàn)多任務(wù)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(wù)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(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、時間管理、內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信和同步等功能。UCOS-II中最大可支持64個任務(wù)，分別對應(yīng)優(yōu)先級為0—63，高優(yōu)先級任務(wù)可以搶占低優(yōu)先級CPU資源。多任務(wù)操作系統(tǒng)是把CPU的執(zhí)行分為多個很多個時間塊，任務(wù)A執(zhí)行完后它會把CPU的使用權(quán)交給任務(wù)B，而且高優(yōu)先級的任務(wù)每執(zhí)行會主動放棄一段CPU的使用時間，把使用權(quán)交給其它的任務(wù)，這樣多個任務(wù)依次輪轉(zhuǎn)運行，由于時間塊很短，這些任務(wù)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(wù)：數(shù)據(jù)采集任務(wù)、數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)、PLC通信任務(wù)、串口讀寫任務(wù)。

　　(1)數(shù)據(jù)采集任務(wù)：數(shù)據(jù)采集任務(wù)就是每次壓裝開始時，通過C8051f060單片機片內(nèi)的AD轉(zhuǎn)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(wù)：數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)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(jié)果的判斷等操作。在片外RAM沒有采集數(shù)據(jù)時，該任務(wù)會處于休眠等待狀態(tài)。

　　(3)PLC通信任務(wù)：該系統(tǒng)通過在C8051f060上設(shè)置了14個I/O口與PLC通信，7個輸入和7個輸出。該任務(wù)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(wù)：串口讀寫任務(wù)簡單來講就是接收并讀取來自ARM經(jīng)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(guān)鍵的核心任務(wù)是數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)采集這兩個任務(wù)。因為只有等運行采集任務(wù)，在片外RAM中保存了數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)才能發(fā)送。所以在任務(wù)的調(diào)度上為了協(xié)調(diào)好兩者的關(guān)系，于是在這兩個任務(wù)之中加入了一個任務(wù)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(wù)不能進行，當(dāng)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(wù)就可以運行了，當(dāng)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(wù)等待數(shù)據(jù)采集任務(wù)。所以加入信號量之后就能保證任務(wù)之間能正常有秩序的運行。

　　3 總結(jié)

　　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(yīng)用也越來越廣泛，優(yōu)越性也愈加明顯。在此壓裝監(jiān)測設(shè)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(wù)并行執(zhí)行調(diào)度方式，實現(xiàn)了壓裝監(jiān)測設(shè)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(jié)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(shè)備能正常穩(wěn)定地運行，并取得預(yù)期效果。

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