基于ATmega128和μC/OS-II的在線鈉離子分析儀的設計

4．4 人機接口

采用TFT3224真彩液晶顯示器，支持256色顯示，帶有觸摸屏功能，改變了以往單一顏色顯示、按鍵操作的風格。觸摸屏接口器件選用ADS7846，它具有同步串行接口的12位取樣模數轉換器。此外測量值經串口遠程傳輸到控制室。

5 軟件設計

8位單片機為核心的測控系統程序一般采用前后臺方式編寫，后臺運行一個大的無限循環，前臺為多個中斷，在這種方式中，中斷服務程序提供的信息一直要等到后臺程序運行到處理該信息時才能得到處理，所以在處理信息的及時性上這種系統要比實際做到的差，而且代碼編寫復雜，增加功能時任務量大，不便于維護。因此采用μC／OS-II操作系統。

5．1 嵌入式實時操作系統μC／OS-Ⅱ

μC／OS-II是一個完整的，開源的，可移植、固化、裁剪的占先式實時多任務內核。程序量，僅7～8K，絕大部分代碼采用ANSI C編寫．便于移植。其穩定性與安全性方面已經過美國聯邦航空管理局認證。

使用μC／OS設計軟件系統首先要實現μC／OS在硬件應用平臺上的移植，主要就是完成對OS_CPU_C.C，OS_CPU_A．ASM等多個與處理器相關文件的改寫，在μC／OS的官方網站有在數十種處理器上移植成功的范例，可以免費下載，這里不再詳細介紹。

基于μC／OS-II編寫應用程序比較簡單，首先根據系統功能合理劃分任務，確定任務間的通信機制。每個任務都是相對獨立的子模塊，有唯一的優先級和自己的堆棧空間。每個任務處于以下5種狀態的一種：休眠態、就緒態、運行態、掛起態及被中斷態。內核在一個定時中斷函數中查詢進入就緒態中的優先級最高的任務，然后把當前任務掛起，保存現場，執行該任務。各個任務間根據信號量、消息郵箱、隊列等通信方式傳遞信息。

5．2 任務劃分

基于μC／OS-II編寫應用程序主要的工作是劃分任務和分配優先級及任務之間信息的傳遞。設計中，將整個系統劃分為：①數據處理與顯示；②菜單顯示任務；③串口通信任務。A／D中斷：AD7714的定時中斷；觸摸屏中斷：點擊觸摸屏觸發外部中斷。軟件設計如圖4所示。

在AD7714的A／D定時中斷服務中發送消息，數據處理及顯示任務接收到消息后，把消息中的A／D數據經過公式推導，轉換成相應的鈉含量并顯示。

在觸摸屏中斷處理函數中發送消息給菜單任務，菜單任務接收到消息中的坐標值后，進行判斷并顯示相應的菜單界面。串口通信任務把測量值經過串口遠傳到控制室。

6 結語

系統創新性在于將高性能微處理器MEGA128和新器件AD7714首次應用于水質監測信號采集。同時移植μC／OS-II操作系統。系統硬件電路簡潔可靠，功耗低、可靠性高。軟件實時性好，便于擴展功能。將此分析儀與進口儀表進行對照實驗，數據如表1所示。

由表1數據可知，該分析儀的測量精度接近進口儀表。通過與國家標準比對，分析儀的各項指標已符合國標，可作為在線式儀表用于水質鈉離子含量的連續檢測。