嵌入式實現(xiàn)地鐵雜散電流監(jiān)測裝置

　　系統(tǒng)中并行存在的幾個任務按優(yōu)先級從高到低依次是:顯示任務、鍵盤管理任務、輸出任務、各路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集任務和數(shù)據(jù)處理任務。系統(tǒng)采用靜態(tài)優(yōu)先級,這樣系統(tǒng)的控制會相對比較簡單。

　　系統(tǒng)中的每個任務包括應用程序、任務堆棧以及任務控制塊( TCB) 三部分。任務控制塊是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),當任務的CPU 使用權(quán)被剝奪時,ucosII 用它來保存該任務的狀態(tài)。當任務重新獲得CPU 的使用權(quán)時,任務控制塊能確保任務從被中斷的那一點執(zhí)行下去。操作系統(tǒng)可以通過查詢?nèi)蝿湛刂茐K的內(nèi)容從而對任務進行管理。系統(tǒng)中任務的狀態(tài)有5 種:休眠態(tài)、就緒態(tài)、運行態(tài)、中斷服務和等待態(tài)。狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換如圖5所示。

　　休眠態(tài)時任務駐留在程序空間中,還沒有交給uc/ os2II 管理。當任務一旦建立,就進入就緒態(tài)。就緒態(tài)中優(yōu)先級最高的任務轉(zhuǎn)為運行態(tài)。如果系統(tǒng)的運行導致就緒態(tài)中的一個任務優(yōu)先級高于運行態(tài)的任務優(yōu)先級,則系統(tǒng)通過調(diào)度使運行態(tài)任務喪失對CPU 的控制權(quán)轉(zhuǎn)為等待態(tài)或者就緒態(tài),轉(zhuǎn)而運行就緒態(tài)中的那個任務。這樣就實現(xiàn)了任務的切換。

　　每個處于等待態(tài)的任務都對應一個等待時間,時間管理函數(shù)可將等待時間已過的等待態(tài)的任務轉(zhuǎn)為就緒態(tài),這實際上也就是時鐘中斷的中斷服務程序。

　　3.5　任務的通信和調(diào)度

　　本系統(tǒng)中任務間的通信采用消息隊列來完成的。消息隊列是uc/ os2II 中的一種通信機制,可以使一個任務或者中斷服務子程序向另一任務發(fā)送以指針方式定義的變量。為方便易用，采用消息隊列，用于數(shù)據(jù)采集任務、數(shù)據(jù)處理任務、鍵盤管理任務、輸出任務、顯示任務之間的通信。系統(tǒng)通過隊列控制塊來管理消息隊列,每個消息隊列對應一個隊列控制塊。消息的存取基于優(yōu)先級原則,隊列控制塊中等待任務列表內(nèi)優(yōu)先級任務最高的任務先從消息隊列中取消息,系統(tǒng)采用搶占式內(nèi)核,調(diào)度函數(shù)總是保證優(yōu)先級最高的就緒態(tài)任務轉(zhuǎn)為運行態(tài)。當就緒態(tài)的任務搶占CPU 時,系統(tǒng)執(zhí)行一次中斷服務程序。當任務中的消息發(fā)送完成以及中斷返回時,系統(tǒng)調(diào)用調(diào)度函數(shù),將任務從等待態(tài)轉(zhuǎn)為就緒態(tài),這樣就緒態(tài)中任務的最高優(yōu)先級就會發(fā)生變化,進而影響到運行態(tài)和就緒態(tài)間的任務切換。在本系統(tǒng)中,正在運行的任務需要通過消息(調(diào)用OSQPEND( ) 函數(shù)) 來等待一個事件的發(fā)生。假如該事件一直沒有出現(xiàn),調(diào)用該函數(shù)的任務將被置于等待狀態(tài)(優(yōu)先級最低的任務可不需要等待某個消息) 。此時下一個優(yōu)先級最高的任務將立即獲得CPU 控制權(quán)。

　　4 系統(tǒng)的工作過程

　　本系統(tǒng)采用兩種方式顯示采集電流的大小，循環(huán)顯示和指定顯示，在正常工作情況下，采用循環(huán)顯示方式顯示8路采集電流大小，每采集完一路電壓，就向數(shù)據(jù)處理任務發(fā)送一條消息，而數(shù)據(jù)處理任務每處理完一路就向顯示任務發(fā)送一條消息，由于鍵盤掃描任務優(yōu)先級比數(shù)據(jù)采集任務最高，每當用戶鍵盤選擇時，就搶斷當前采集任務，而去處理用戶需要選擇的那路電壓，并相應顯示。當采集電流超過一定標準時，系統(tǒng)會報警，以告之監(jiān)測人員，另外本系統(tǒng)還留有串行232接口，用于和微機通信，以儲存雜散電流的歷史情況。當所有任務運行完后,開始下一個周期的運行。應用程序與uc/ os2II 的內(nèi)核是一起下載到單片機系統(tǒng)中。成功的移植需要對內(nèi)核程序進行一定的修改,主要是修改內(nèi)核中與硬件密切相關(guān)的幾個文件，具體可參考相關(guān)文獻.

　　5 　結(jié)束語

　　本系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試,軟硬件工作均正常。實驗證明,本系統(tǒng)較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在安全性和實時性方面都有了很大的提高,完全能夠適應復雜系統(tǒng)的需要。