外文文献翻译-基于μC OS-Ⅲ的多路数据采集设计与实现【中文2062字】【PDF+中文WORD】
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基于μC/ OS-Ⅲ的多路数据采集设计与实现
摘要
本文实现了基于μC/ OS-Ⅲ操作系统的多通道数据采集任务调度,实现了μC/ OS-Ⅲ操作系统在 DSPIC30F6014 上的移植,获取电压电流温度和功耗数据。) 实 验表明,它可以及时采集和处理多种数据,然后在 LCD 上显示信息。 关键词:μC/OS-Ⅲ;数据采集;DSPIC30F6014
介绍
多通道数据采集是工业控制中常用的信息处理模块。 它获得的数据是工业生 产中经常使用的参数。 因此本文基于μC/ OS-Ⅲ的多路数据采集模块是电气调节 器的主要功能模块。 它可以根据参数表和多通道数据及时地控制 SCR(可控硅) 的导通角来调节电压电流温度功率等,以达到工业生产中的技术参数。 多通道信 息的处理方法是便携式的,可用于各种嵌入式设备中获取具有广泛应用前景的多 通道信息。
硬件设计
dsPIC30F6014 芯片的说明:dsPIC30F6014 是世界领先的微控制器和模拟半导体
(Microchip)供应商制造的数字信号控制器。它采用高性能改良的 RISC 与 MCU 和 DSP 无缝集成,CPU 模块使用 16 位(数据)和 24 位(指令)修改的哈佛架构, 并增强了指令集,包括对 DSP 的重要支持。 dsPIC30F6014 具有 MCU 和 DSP 双 引擎,因此其指令集有两类指令:MCU 和 DSP。这两个指令类无缝地集成在一个 单独的执行单元中执行。处理器的整个数据空间为 64K,因为芯片本身包含一个 DSP 引擎,并且许多 DSP 操作是并行执行的,因此数据空间被分成两个块,称为 X 和 Y 数据存储器。每个存储器块都有自己的独立地址生成单元(地址生成单元 AGU).MCU 类的指令仅通过 X 存储器 AGU 操作,它将整个数据空间作为一个线 性数据空间访问。某些 DSP 指令通过 X 和 Y AGU 操作,以同时支持双操作数的 读操作,将数据空间分成两部分。 dsPIC30F6014 还具有丰富的外设,可让设备与 外界交换信息。 dsPIC30F6014 的外设功能是高电流灌入/源 I / O 引脚,5 个 16 位 定时器/计数器和 16 位定时器可以选择配置为两个 32 位定时器,3 线 SPI 模块, 两个可寻址 UART 模块具有 200 Kips 的 FIFO 缓冲器和转换速率,具有 16 个输入 通道的 12 位模拟数字转换器(A / D)。
A / D 模块的配置:dsPIC30F6014 A / D 转换器便于采集数据。 根据采集信号的采 样率和量化后的数值格式[2],主要工作是配置相关寄存器。按照以下步骤执行 A /
5
D 模块。
1.选择电源电压以符合模拟输入的预期要求
2.选择时钟以使期望的数据速率与处理器时钟匹配
3.确定如何采样
4.确定如何将输入分配给 S / H 通道
5.确定转换结果将如何出现在缓冲区中
6.选择中断率
7.打开 A / D 模块 软件设计 设备配置
用户可以使用设备配置寄存器来自定义设备的某些方面。 器件配置寄存器是 程序存储器中的非易失性存储单元。 它可以在断电期间节省 dsPIC6014 配置。 配 置寄存器保存设备的全局配置信息,如振荡器的来源,看门狗定时器的模式,代 码保护等。
_FOSC(CSW_FSCM_OFF); // turn off failsafe
_FWDT(WDT_OFF); // turn off watchdog
_FBORPOR(PBOR_OFF); //power-up timer disable
_FGS(CODE_PROT_OFF); //user program memory isn’t code-protected
配置 A / D 模块:该系统主要使用 AN3-AN6 通道获取电压,电流,温度和功率, 然后将数据存储到 ADCBUF 并将这些数据传输到微处理器。 微芯片在 LCD 上显 示数据。
根据以下步骤执行 A / D 转换。
ADCON2=0X042C; // V REFH = AVDD VREFL = AVSS ADCON3=0X000F; //Tad=8Tcy
ADCON1=0X0044; //compare end sampling using timer3 ADCSSL=0X00F0; //scan input select from AN3, AN4, AN5, AN6 ADCON1bits.ADON=1; //turn on A/D
A/D ISR
清除T3 IF位
清除AD IF位
计数器<16
将转换结果写入A/D转换区
否
是
返回
图 1 中断服务流程图
移植μC/ OS-Ⅲ:μC/ OS-Ⅲ移植有两个主要的工作,一个是中断处理程序的设计, 另一个是时间程序的设计。1.中断处理程序的设计是嵌入式操作系统中硬件抽象层 的重要组成部分。对于μC/ OS-Ⅲ,每个中断处理程序必须用汇编语言编写。另外 处理中断在不同的编译器中是不一样的。dsPIC 编译器为每个中断保留一个中断向 量。当发生中断时,它会自动跳转到中断向量。第一步是保存中断场景,如果这 不是中断嵌套,则保存任务堆栈的指针,清除中断标志状态,调用 C 中断服务函 数,中断退出)。如果这是中断嵌套,则不会保存任务堆栈的指针,调用并处理 C 中断服务函数。 2.系统时间的设计。与其他计算机操作系统一样,μC/ OS-Ⅲ使 用硬件时间以毫秒时间中断来实现系统时间。该设计在系统时间使用定时器 1。初 始化定时器的步骤如下:1 清除 TM R1 位 2 设置时间 1 中断为所需优先级 3 清除 时间 1 中断状态标志 4 启用时间 1 中断 5 启动带预分频器设置和时钟源设置的时
间 1.2 选择内部时钟源。 3 设置分频,中断周期(10 ms),中断优先级。 3 清除
中断标志位并使能中断。 4 启动一个计时器
μC/ OS-Ⅲ架构:(1)APP.C 和 APP.H 是主要的应用程序文件。 (2)* .h 和* .c 是 CPU 制造商提供的库文件。 (3)BSP.H 和 BSP.C 是目标电路板中外设 的接口功能。 (4)OS_CFG_APP.C 和其他文件是独立于处理器且μC / OS-Ⅲ的 文件。 (5)OS_CPU.H 和其他文件是移植μC/ OS-Ⅲ时依赖于处理器并进行修改 的文件。 (6)CPU.H 和其他文件总结 CPU 的主要功能,例如禁用和启用中断。
(8)μS/ CFG.H 和 OS_CFG_APP.H 主要定义μC/ OS-Ⅲ的特性,如空闲任务堆栈 大小节拍率,等等。
图 2:μC/ OS-Ⅲ架构
结论
本文详细阐述了基于μC/ OS-Ⅲ的多通道数据采集的设计与实现。 本文实现了 dsPIC30F6014 的 4 通道数据采集。 实验表明,该系统可以及时采集和处理多路数 据,并可以通过μC/ OS-Ⅲ操作系统调度多任务。 然后它符合电气调节器的需要。 这种设计具有很强的通用性,只要用其他处理器芯片代替系统的微处理器--- dsPIC30F6014A,就可以通过根据本文描述的方法进行适当修改来实现实时信号采 集和存储处理, 应用前景广阔。
图 3 运行系统
参考文献
[1] Microchip Technology Inc. dsPIC30F Enhanced Flash 16-Bit Digital Signal Controllers General Purpose and Sensor Families Data Sheet
[EB/OL].www.microchip.com,2006.
[2] Wang fang.High-speed signal acquisition and processing system and its application.
Northwestern polytechnic university .2006
[3] Wen xia Design and Implementation of the signal acquisition circuit [4] information on www.micrium.com
[5] Jean J.Labrosse μC/OS-Ⅲ The Real-Time Kernel[M] Micriμm 2011
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