外文文獻(xiàn)翻譯-基于μC OS-Ⅲ的多路數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【中文2062字】【PDF+中文WORD】
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基于μC/ OS-Ⅲ的多路數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要
本文實(shí)現(xiàn)了基于μC/ OS-Ⅲ操作系統(tǒng)的多通道數(shù)據(jù)采集任務(wù)調(diào)度,實(shí)現(xiàn)了μC/ OS-Ⅲ操作系統(tǒng)在 DSPIC30F6014 上的移植,獲取電壓電流溫度和功耗數(shù)據(jù)。) 實(shí) 驗(yàn)表明,它可以及時采集和處理多種數(shù)據(jù),然后在 LCD 上顯示信息。 關(guān)鍵詞:μC/OS-Ⅲ;數(shù)據(jù)采集;DSPIC30F6014
介紹
多通道數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制中常用的信息處理模塊。 它獲得的數(shù)據(jù)是工業(yè)生 產(chǎn)中經(jīng)常使用的參數(shù)。 因此本文基于μC/ OS-Ⅲ的多路數(shù)據(jù)采集模塊是電氣調(diào)節(jié) 器的主要功能模塊。 它可以根據(jù)參數(shù)表和多通道數(shù)據(jù)及時地控制 SCR(可控硅) 的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)電壓電流溫度功率等,以達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)參數(shù)。 多通道信 息的處理方法是便攜式的,可用于各種嵌入式設(shè)備中獲取具有廣泛應(yīng)用前景的多 通道信息。
硬件設(shè)計(jì)
dsPIC30F6014 芯片的說明:dsPIC30F6014 是世界領(lǐng)先的微控制器和模擬半導(dǎo)體
(Microchip)供應(yīng)商制造的數(shù)字信號控制器。它采用高性能改良的 RISC 與 MCU 和 DSP 無縫集成,CPU 模塊使用 16 位(數(shù)據(jù))和 24 位(指令)修改的哈佛架構(gòu), 并增強(qiáng)了指令集,包括對 DSP 的重要支持。 dsPIC30F6014 具有 MCU 和 DSP 雙 引擎,因此其指令集有兩類指令:MCU 和 DSP。這兩個指令類無縫地集成在一個 單獨(dú)的執(zhí)行單元中執(zhí)行。處理器的整個數(shù)據(jù)空間為 64K,因?yàn)樾酒旧戆粋€ DSP 引擎,并且許多 DSP 操作是并行執(zhí)行的,因此數(shù)據(jù)空間被分成兩個塊,稱為 X 和 Y 數(shù)據(jù)存儲器。每個存儲器塊都有自己的獨(dú)立地址生成單元(地址生成單元 AGU).MCU 類的指令僅通過 X 存儲器 AGU 操作,它將整個數(shù)據(jù)空間作為一個線 性數(shù)據(jù)空間訪問。某些 DSP 指令通過 X 和 Y AGU 操作,以同時支持雙操作數(shù)的 讀操作,將數(shù)據(jù)空間分成兩部分。 dsPIC30F6014 還具有豐富的外設(shè),可讓設(shè)備與 外界交換信息。 dsPIC30F6014 的外設(shè)功能是高電流灌入/源 I / O 引腳,5 個 16 位 定時器/計(jì)數(shù)器和 16 位定時器可以選擇配置為兩個 32 位定時器,3 線 SPI 模塊, 兩個可尋址 UART 模塊具有 200 Kips 的 FIFO 緩沖器和轉(zhuǎn)換速率,具有 16 個輸入 通道的 12 位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A / D)。
A / D 模塊的配置:dsPIC30F6014 A / D 轉(zhuǎn)換器便于采集數(shù)據(jù)。 根據(jù)采集信號的采 樣率和量化后的數(shù)值格式[2],主要工作是配置相關(guān)寄存器。按照以下步驟執(zhí)行 A /
5
D 模塊。
1.選擇電源電壓以符合模擬輸入的預(yù)期要求
2.選擇時鐘以使期望的數(shù)據(jù)速率與處理器時鐘匹配
3.確定如何采樣
4.確定如何將輸入分配給 S / H 通道
5.確定轉(zhuǎn)換結(jié)果將如何出現(xiàn)在緩沖區(qū)中
6.選擇中斷率
7.打開 A / D 模塊 軟件設(shè)計(jì) 設(shè)備配置
用戶可以使用設(shè)備配置寄存器來自定義設(shè)備的某些方面。 器件配置寄存器是 程序存儲器中的非易失性存儲單元。 它可以在斷電期間節(jié)省 dsPIC6014 配置。 配 置寄存器保存設(shè)備的全局配置信息,如振蕩器的來源,看門狗定時器的模式,代 碼保護(hù)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 模塊:該系統(tǒng)主要使用 AN3-AN6 通道獲取電壓,電流,溫度和功率, 然后將數(shù)據(jù)存儲到 ADCBUF 并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑻幚砥鳌?微芯片在 LCD 上顯 示數(shù)據(jù)。
根據(jù)以下步驟執(zhí)行 A / D 轉(zhuǎn)換。
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
計(jì)數(shù)器<16
將轉(zhuǎn)換結(jié)果寫入A/D轉(zhuǎn)換區(qū)
否
是
返回
圖 1 中斷服務(wù)流程圖
移植μC/ OS-Ⅲ:μC/ OS-Ⅲ移植有兩個主要的工作,一個是中斷處理程序的設(shè)計(jì), 另一個是時間程序的設(shè)計(jì)。1.中斷處理程序的設(shè)計(jì)是嵌入式操作系統(tǒng)中硬件抽象層 的重要組成部分。對于μC/ OS-Ⅲ,每個中斷處理程序必須用匯編語言編寫。另外 處理中斷在不同的編譯器中是不一樣的。dsPIC 編譯器為每個中斷保留一個中斷向 量。當(dāng)發(fā)生中斷時,它會自動跳轉(zhuǎn)到中斷向量。第一步是保存中斷場景,如果這 不是中斷嵌套,則保存任務(wù)堆棧的指針,清除中斷標(biāo)志狀態(tài),調(diào)用 C 中斷服務(wù)函 數(shù),中斷退出)。如果這是中斷嵌套,則不會保存任務(wù)堆棧的指針,調(diào)用并處理 C 中斷服務(wù)函數(shù)。 2.系統(tǒng)時間的設(shè)計(jì)。與其他計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)一樣,μC/ OS-Ⅲ使 用硬件時間以毫秒時間中斷來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時間。該設(shè)計(jì)在系統(tǒng)時間使用定時器 1。初 始化定時器的步驟如下:1 清除 TM R1 位 2 設(shè)置時間 1 中斷為所需優(yōu)先級 3 清除 時間 1 中斷狀態(tài)標(biāo)志 4 啟用時間 1 中斷 5 啟動帶預(yù)分頻器設(shè)置和時鐘源設(shè)置的時
間 1.2 選擇內(nèi)部時鐘源。 3 設(shè)置分頻,中斷周期(10 ms),中斷優(yōu)先級。 3 清除
中斷標(biāo)志位并使能中斷。 4 啟動一個計(jì)時器
μC/ OS-Ⅲ架構(gòu):(1)APP.C 和 APP.H 是主要的應(yīng)用程序文件。 (2)* .h 和* .c 是 CPU 制造商提供的庫文件。 (3)BSP.H 和 BSP.C 是目標(biāo)電路板中外設(shè) 的接口功能。 (4)OS_CFG_APP.C 和其他文件是獨(dú)立于處理器且μC / OS-Ⅲ的 文件。 (5)OS_CPU.H 和其他文件是移植μC/ OS-Ⅲ時依賴于處理器并進(jìn)行修改 的文件。 (6)CPU.H 和其他文件總結(jié) CPU 的主要功能,例如禁用和啟用中斷。
(8)μS/ CFG.H 和 OS_CFG_APP.H 主要定義μC/ OS-Ⅲ的特性,如空閑任務(wù)堆棧 大小節(jié)拍率,等等。
圖 2:μC/ OS-Ⅲ架構(gòu)
結(jié)論
本文詳細(xì)闡述了基于μC/ OS-Ⅲ的多通道數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 本文實(shí)現(xiàn)了 dsPIC30F6014 的 4 通道數(shù)據(jù)采集。 實(shí)驗(yàn)表明,該系統(tǒng)可以及時采集和處理多路數(shù) 據(jù),并可以通過μC/ OS-Ⅲ操作系統(tǒng)調(diào)度多任務(wù)。 然后它符合電氣調(diào)節(jié)器的需要。 這種設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的通用性,只要用其他處理器芯片代替系統(tǒng)的微處理器--- dsPIC30F6014A,就可以通過根據(jù)本文描述的方法進(jìn)行適當(dāng)修改來實(shí)現(xiàn)實(shí)時信號采 集和存儲處理, 應(yīng)用前景廣闊。
圖 3 運(yùn)行系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
[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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