基于DSP的鋁電磁鑄造磁場控制器的設(shè)計和實現(xiàn)

1．2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
(1)系統(tǒng)軟件架構(gòu)
鑒于整個系統(tǒng)要實現(xiàn)的任務(wù)繁多，DSP各外設(shè)均被應(yīng)用，對處理的實時性要求比較高，并且DSP(TMS320F2808)平臺支持和能承載RTOS的開發(fā)，所以系統(tǒng)軟件采用mC／OS-II設(shè)計。mC／OS-II是一種源碼公開、可移植、可固化(ROMable)、可裁減(scalable)、可剝奪性(preemptive)、占先式的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)[3，5]。整個系統(tǒng)軟件分為兩步：a．μ C／OS-II到DSP移植；b．μC／OS-II平臺上軟件的編寫。μ C／OS-II到DSP移植只需要修改與處理器相關(guān)的OS_CPU．H、OS_CPU_C．C和OS CPU A．A三個文件的代碼，移植的工作量相對較小。由于μ C／OS-II是基于優(yōu)先級的搶占式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，因此，在進(jìn)行代碼編寫之前，應(yīng)先確認(rèn)系統(tǒng)的任務(wù)數(shù)，每個任務(wù)的優(yōu)先級別，并為每個任務(wù)分配一定數(shù)量的堆?？臻g以供運行時調(diào)用。也就是說，要首先對復(fù)合磁場控制系統(tǒng)軟件的各功能模塊進(jìn)行管理。

根據(jù)復(fù)合磁場控制系統(tǒng)的特殊性，將控制軟件分為0～9十個級別，表1為軟件各功能模塊以及分別對應(yīng)的任務(wù)名稱、任務(wù)優(yōu)先級別。
控制程序的流程是：首先進(jìn)行CPU及程序數(shù)據(jù)初始化；再進(jìn)行操作系統(tǒng)初始化，主要完成任務(wù)控制塊(TCB)初始化、TCB優(yōu)先級表初始化、TCB鏈表初始化、事件控制塊(ECB)鏈表初始化、空任務(wù)的創(chuàng)建等等；然后創(chuàng)建任務(wù)D TK ST，在任務(wù)D TK ST中再創(chuàng)建其他任務(wù)；最后啟動多任務(wù)調(diào)度。在多任務(wù)調(diào)度開始后，啟動時鐘節(jié)拍源開始計時，此節(jié)拍源給系統(tǒng)提供周期性的時鐘中斷信號，實現(xiàn)延時和超時確認(rèn)。當(dāng)時鐘中斷來臨時，系統(tǒng)把當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)掛起，保護(hù)現(xiàn)場，進(jìn)行中斷處理，判斷有無任務(wù)延時到期，若有，則使該任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，并把所有進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)的優(yōu)先級進(jìn)行比較，通過任務(wù)切換去執(zhí)行最高優(yōu)先級的任務(wù)，若沒有別的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，則恢復(fù)現(xiàn)場繼續(xù)執(zhí)行原任務(wù)。任務(wù)之間通過信號量和消息郵箱進(jìn)行通信，任務(wù)和中斷之間通過消息郵箱進(jìn)行通信。
在保證功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，增加了系統(tǒng)監(jiān)控任務(wù)。該任務(wù)功能是監(jiān)視系統(tǒng)其他任務(wù)的運行。被監(jiān)視任務(wù)在其即將運行完畢時監(jiān)視任務(wù)發(fā)送消息說明自身運行正常。被監(jiān)視任務(wù)運行時，監(jiān)視任務(wù)等待被監(jiān)視任務(wù)給它發(fā)送消息，等待時間被設(shè)定為預(yù)計的任務(wù)正常運行所需的最大時間。若等待時間內(nèi)監(jiān)視任務(wù)收到消息，則認(rèn)為發(fā)送消息的任務(wù)運行正常，依照各任務(wù)執(zhí)行順序的開始運行下一任務(wù)，監(jiān)視任務(wù)等待下一任務(wù)發(fā)送的消息。若等待時間已過，監(jiān)視任務(wù)仍未收到消息，則系統(tǒng)的時間管理函數(shù)將強行把監(jiān)視任務(wù)視為就緒狀態(tài)。因為監(jiān)視任務(wù)的優(yōu)先權(quán)是最高的，它將搶占對CPU的控制權(quán)并采取相應(yīng)的糾錯方案以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。