基于ARM7的分布式遠程測控系統設計

數據的傳輸常會出現連續置為0的字節，這種零電平在傳輸過程中，非常容易受到干擾變成其他數據。因此數據采用余3編碼方式。對數據幀的每個字節都采用奇偶效驗，并計算所有的數據字節累加和、異或和，放在數據幀中供接受方效驗。

5、Modem的控制和AT指令集

目前市場常見的Modem都支持AT指令集，即所有的命令行都是由前綴“AT”構成，它是Attention的縮寫，其基本格式為：AT命令[參數]命令 [參數]……結束符。結束符是一個單字符，其值存在寄存器S3中，默認為回車符。在一個命令行中可以包含多個命令，但不要超過Modem的命令緩沖器所能 容納的字符數，一般為40個字符。Modem會自動從AT兩個字符中檢測出波特率、字長、奇偶效驗，故Modem無需設置這些參數。

Modem的工作狀態可以分為命令狀態和在線狀態。在命令狀態下接收并執行AT指令，當建立通信鏈路后進人在線狀態，這時Modem不再對發給它的數據解 釋，而是直接發給遠端的接收系統。在線狀態下，如果接收到狀態轉化序列十十十”，則轉人在線命令狀態。詳細的AT指令集的介紹見。

6、系統軟件設計

LPC2132 微處理器工作頻率可以達到60MHz，有3級流水線，大多數指令可以單周期完成，片上帶有128KB FLASH程序存儲器和16KB SRAM，它的性能和存儲空間，使嵌入操作系統的應用成為可能。目前市場上的大型商業嵌人式操作系統已經十分成熟，但價格昂貴。采用源碼公開的免費軟件是 一種好的選擇。uClinux功能強大，運行穩定，但代碼和需要的RAM過于龐大。uC/OS-II則簡單實用，內核可剪裁到只有3K左右。本系統的軟件 基于uC/OS-II嵌入式操作系統是一個理想的選擇。

uC/OS-II是一個源代碼完全公開、可移植、可固化、可剪裁的搶占式實時多任務操作系統。最多可以同時執行64個優先級不同的任務，任務之間的通信和同步是通過信號量(Semaphore)、郵箱(Mailbox)或隊列(Queue)來完成的。信號量用來保護特定的共享資源，或同步其它任務。郵箱和隊列都是用來在任 務間發送消息，只不過前者只能發一條信息，后者可以發送多條。uC/OS-II需要一個系統時鐘(Clock Tick)，用于實現時間延時和超時確認。時鐘節拍越高，系統時間精度越高，但系統的額外開銷越大。詳細介紹見文獻。

在uC/OS-II操作系統的管理下，本系統分為4個任務：

任務1：定時采集存儲數據，按照上位機所設置的采集頻率，定時采集存儲各個監測參數。

任務2：數據幀處理，對串口接受到的數據進行解釋。接受到效驗正確的數據幀，執行相應的操作，如處理上位機的控制信息、設置系統參數、發送信號量給其他任務和發送正確接受的應答幀等。

任務3：報警任務，實時監測各個參數，發現異常立即向上位機報警，同時撥打報警電話。

任務4：自動上傳數據，當采集到一定量數據，主動上傳到上位機。

在多任務系統中，通過時鐘中斷的周期性任務，在確定的時間執行一次，其它時間都處在休眠狀態。若它在各任務中處于最高優先級，就能夠保證該任務嚴格的時間 有效性。任務1就是此類任務，所以放在最高優先級。每隔確定的時間運行一次，即采集存儲一次數據，其它時間處于休眠狀態。

任務3和任務4在和上位機通信的過程中，都需要數據幀處理任務給它們解釋上位機發來的數據，所以任務2作為第二優先級。當串口中斷接受到上位機發來的數 據，放到FIFO的隊列中，同時發信號量給任務2，任務1不在執行時，任務2立即變為當前運行任務，處理串口接受到的數據，其它時間處于等待狀態。

自動上傳數據對實時性要求不高，所以放在最低優先級。報警任務放在第三優先級，這樣可以保證在發生異常時，能及時的向上位機和有關人員報警。

多任務系統中，就要考慮對共享資源的保護，同一時間內，只能有一個任務占用此資源。本系統中，串口是四個任務都需要占用的資源，來控制Modem或向上位 機傳送數據，I2C總線在任務1和任務4中要用來讀寫EEPROM中的監測數據。所以建立了兩個互斥信號量來保護串口和I2C總線，當任務需要使用串口或 I2C總線，先申請相應共享資源的信號量，如果信號已被別的任務占用，該任務只得被掛起，直到信號被當前使用者釋放。

這樣安排多個任務，充分利用了系統資源，保證了整個系統各任務協調、高效的運行和系統的實時性。

7、小結

　　經過實際運行試驗，本系統運行穩定可靠。完全開放的UC/OS-II嵌入式操作系統的采用，多任務的管理提高了開發效率，縮短了開發周期，提高了系統性 能。在升級系統時，只要加入其它任務到操作系統中，就可以擴展功能，程序的可讀性和可維護性好。以ARM7和uC/OS-11為基礎構成的嵌人式系統，結 構簡單小巧、成本低廉、實時性強，特別適用于中小型嵌入式系統的開發。