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基于32位单片机的嵌入式系统设计

材料写作网    时间: 2020-01-07 04:07:22     阅读:


  摘 要:针对国内32位单片机在工业自动化领域产品设计中的普及使用,结合国外先进实时多任务系统以及传统前后台系统的优点,设计一套由多任务调度机制和前后台中断触发机制相结合的实时操作系统,自动完成任务调度,及任务状态统计分析,通过搭建统一工业级软件运行平台,增强产品的模块化设计,提高产品功能安全性能。
  关键词:32位单片机;工业自动化;实时多任务系统;前后台系统;统一工业级软件运行平台;模块化
  中图分类号:TP368.1
  随着32位单片机功耗及成本的降低,其在工业控制领域的使用正在逐步普及。由于32位单片机提供给了工业级智能型产品开发者更多的内存空间及外设资源同时具有更快的处理速度,更高的运行效率,并且与DSP控制器逐渐同治化,在控制及信号处理领域很有发展前景;在32位单片机前,由于性能的局限性,对每个基于单片机的产品的开发,更多的是考虑如何使用有限的存储空间以存储数据和程序,如何改进算法使得单片机能跑得起来而又不影响实时性。因此每款产品的系统架构几乎都是独立的,是基于该产品的功能定制的,使用的单片机类型也多种多样,不具备通用性,在后期移值和借鉴方面存在很大的困难;随着32位单片机进入工业控制领域,其存储空间大,运行速度快,功耗低,可控外设多等优势突现出来;使得软件系统架构的标准化、规范化得以实现,就如同民用PC操作系统一样,使得所有应用开发者有机会在一个统一的稳定的平台下,采用同一规范开发不同种类的应用程序,实现不同的功能;将功能的实现和系统分离,得以保证系统的稳定性,使产品开发者不再为每款产品搭建低层系统架构,可以专注于产品的功能需求和功能应用的开发;我们通常将32位单片机中采用的系统称为嵌入式系统;
  嵌入式系统通常采用两种模式,第一种是前后台系统(也叫超循环系统);第二种是多任务系统;这两个系统各有优点,前后台系统在工业产品方面特别是工业现场仪器仪表类产品比较常见,工业化智能产品功能相对单一通常用于采集传感器信号进行前期处理后将数据信息远传给控制系统,同时只需要处理几件具有前后因果关系的关联事务,而主要强调系统的安全性及可控性,系统注重在某个固定的时间点,执行/完成某个固定时间段的任务,某项任务必须在另一项任务完成后开始执行,否则属于无效任务;多任务系统在民用产品以及二次仪表和控制系统中采用交多,具有可以同时并行处理多项互不相关的任务的能力,能够提供多元化...

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