UCOS-II在基于C8051f060的壓裝監測設備數據采集系統應用

　　所以本數據采集系統采用能實現多任務同時運行的UCOS-II實時操作系統^[11]。UCOS-II是有Micrium公司提供的一款可移植、可裁剪的小型多任務實時操作系統，它具有執行效率高、占用空間小、實時性優良和擴展性良好的特點。雖然體積小但它包含了任務調度、任務管理、時間管理、內存管理和任務間的通信和同步等功能。UCOS-II中最大可支持64個任務，分別對應優先級為0—63，高優先級任務可以搶占低優先級CPU資源。多任務操作系統是把CPU的執行分為多個很多個時間塊，任務A執行完后它會把CPU的使用權交給任務B，而且高優先級的任務每執行會主動放棄一段CPU的使用時間，把使用權交給其它的任務，這樣多個任務依次輪轉運行，由于時間塊很短，這些任務就好像是在同步并行運行了^[12]。

　　本數據采集系統如圖3所示將其功能模塊劃分為四個任務：數據采集任務、數據發送任務、PLC通信任務、串口讀寫任務。

　　(1)數據采集任務：數據采集任務就是每次壓裝開始時，通過C8051f060單片機片內的AD轉換器進行雙通道的數據采集，采集的速度為5kHz。并同時將采集到的數據通過DMA方式保存到片外RAM中去。壓裝停止時，停止采集。

　　(2)數據發送任務：數據發送任務是將放在片外RAM中所采集的壓力和位移數據，通過SPI協議傳輸給ARM處理器，ARM再對這些數據進行曲線圖繪制和壓裝結果的判斷等操作。在片外RAM沒有采集數據時，該任務會處于休眠等待狀態。

　　(3)PLC通信任務：該系統通過在C8051f060上設置了14個I/O口與PLC通信，7個輸入和7個輸出。該任務是一方面監測ARM傳送過來的指令，然后對7個輸出口進行操作，另一方面不斷監測7個輸入I/O口，觀察PLC有沒有發送指令給ARM。

　　(4)串口讀寫任務：串口讀寫任務簡單來講就是接收并讀取來自ARM經過RS232發送過來的指令，然后發送PLC給ARM的一些信號。

　　其中最關鍵的核心任務是數據發送和數據采集這兩個任務。因為只有等運行采集任務，在片外RAM中保存了數據之后，數據發送任務才能發送。所以在任務的調度上為了協調好兩者的關系，于是在這兩個任務之中加入了一個任務之間通信的信號量。開始時信號量為0表示RAM中沒有采集的數據，即數據發送任務不能進行，當RAM中保存了一個數據之后，信號量置1，數據發送任務就可以運行了，當數據發送速度大于數據的采集速度時，即RAM中的數據為零時，這時候信號量又置0，使得數據發送任務等待數據采集任務。所以加入信號量之后就能保證任務之間能正常有秩序的運行。

　　3 總結

　　UCOS-II是一款實用性很強的小型嵌入式實時操作系統^[13]，隨著整個嵌入式行業的發展，它的應用也越來越廣泛，優越性也愈加明顯。在此壓裝監測設備上，筆者把它移植到了功能強大的C8051f060單片機上，通過多任務并行執行調度方式，實現了壓裝監測設備的一個核心單元，即實時數據采集系統。UCOS-II與C8051f060的結合，使得該數據采集系統能實時準確地采集到壓力和位移數據，并快速的發送給上層處理單元，使得整個壓裝監測設備能正常穩定地運行，并取得預期效果。

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