一種基于TMS320F2812的實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法的研究

1、jdNbk論文發(fā)表專家一駆駆中國(guó)學(xué)木期刊網(wǎng)中國(guó)學(xué)木期刊網(wǎng).q i kanwangPnel一種基于TMS320F2812 勺實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法的研究摘要：本文提出了基于tms320f2812設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件的一種設(shè)計(jì)方法，即綜合利用tms320f2812的中斷系統(tǒng)、cpu定 時(shí)器及程序切割法，將控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較低、執(zhí)行周期 相對(duì)較長(zhǎng)的子程序切割為幾部分合理有序的安排在cpu空閑時(shí)間段執(zhí)行，保障關(guān)鍵子任務(wù)的實(shí)時(shí)性。本方法已在某型微型燃機(jī)控制系 統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用。關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)tms320f2812中斷 定時(shí)器 程序切割法中圖分類號(hào)：tn 79文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

2、：a文章編號(hào):1007-9416(2011)12-0137-02控制系統(tǒng)一般需要并行執(zhí)行多個(gè)子任務(wù)，如模擬量數(shù)據(jù)采集、開 關(guān)量輸入掃描、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、pid控制計(jì)算、模擬量輸出、開關(guān)量輸 出、串口通訊等。對(duì)于單核處理器來(lái)說(shuō)，同時(shí)執(zhí)行多個(gè)子任務(wù)是不 可能的，只能是以極快的速度按照任務(wù)的輕重緩急順序完成各個(gè)子 任務(wù)，使其看起來(lái)像是同時(shí)在執(zhí)行。對(duì)于不同的子任務(wù)有著不同的實(shí)時(shí)性要求。對(duì)于某型微型燃機(jī)控 制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其pid控制子程序要求20ms調(diào)用1次，而串口通訊 子程序，則要求500ms才調(diào)用1次，但調(diào)用1次其執(zhí)行的時(shí)間卻大 于實(shí)時(shí)性要求較高的pid控制子程序的調(diào)用周期20ms即一旦開始 執(zhí)行串口通訊子

3、程序，pid控制子程序?qū)o(wú)法按要求的時(shí)間間隔被醫(yī)一論文發(fā)袤專家一J中國(guó)黠斛網(wǎng)中國(guó)黠斛網(wǎng)fwww.qikanwang. nel調(diào)用執(zhí)行對(duì)于一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)子任務(wù)不同的實(shí)時(shí)性要求來(lái)調(diào)用各個(gè)子程序，使其即使在最惡劣的情況下也能夠被 實(shí)時(shí)執(zhí)行。所謂實(shí)時(shí)，是指信號(hào)的輸入、計(jì)算、存儲(chǔ)和輸出都要在一定的時(shí) 間范圍內(nèi)完成，亦即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息，以足夠快的速度進(jìn)行控制，超出了這個(gè)時(shí)間，就失去了控制的時(shí)機(jī)，控制也就失去了意義1。所謂多任務(wù)，是指控制系統(tǒng)需要并行執(zhí)行多項(xiàng)工作。如何使長(zhǎng)執(zhí)行周期的子程序（如串口通訊）得到完整執(zhí)行，又能 保證高實(shí)時(shí)性的子程序（如pid控制）被及時(shí)調(diào)用，這是設(shè)計(jì)實(shí)時(shí) 多任務(wù)控

4、制系統(tǒng)軟件的一個(gè)關(guān)鍵問題。tms320f2812是一款用于控制的高性能、多功能、高性價(jià)比的32位定點(diǎn)dsp芯片，最高可在150mhz主頻下工作。tms320f2812片內(nèi) 集成眾多資源，并一改傳統(tǒng)的馮諾依曼結(jié)構(gòu)，采用了先進(jìn)的哈佛 總線結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍2。tms320f2812的高性能 使其在處理速度、精度方面要求高的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?；趖ms320f2812設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件，綜合利用其3級(jí)中斷系統(tǒng)、片內(nèi)32位cpu定時(shí)器以及ti專為定點(diǎn)處理器設(shè)計(jì)的 快速浮點(diǎn)運(yùn)算函數(shù)庫(kù)iqmath,使用以程序切割為核心的程序設(shè)計(jì)方 法設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)控制程序，能夠開發(fā)出滿足某型微型燃機(jī)控制

5、要求的實(shí) 時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件。1、中斷系統(tǒng)在實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 論文發(fā)表專家一J中國(guó)學(xué)木期刊中國(guó)學(xué)木期刊網(wǎng)網(wǎng)Pwwvv .q ikanwang .net中斷的靈活使用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)最高級(jí)別實(shí)時(shí)子程序的調(diào)用，而且 合理的中斷安排可以提高事件執(zhí)行效率。tms320f2812的中斷系統(tǒng)為3級(jí)中斷，分別為外設(shè)級(jí)、pie級(jí)以 及cpu級(jí)，如圖1所示。對(duì)于某一個(gè)具體的外設(shè)中斷請(qǐng)求，任意一 級(jí)的不許可，cpu最終都不會(huì)執(zhí)行該外設(shè)中斷3。在微型燃機(jī)控制系統(tǒng)中，故障報(bào)警、緊急停機(jī)等緊急事件可以利 用中斷觸發(fā)其相應(yīng)的處理程序被立即執(zhí)行，滿足其對(duì)實(shí)時(shí)性的最高 要求。2、程序切割法正如引言中所提到的，一旦長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間的子程序被主程序調(diào)用，調(diào)用周期較短的子程序?qū)⒉荒軌虬丛O(shè)計(jì)要求被及時(shí)調(diào)用，從而影響 控制器的控制性能及響應(yīng)事件的實(shí)時(shí)性。我們以微型燃機(jī)控制系統(tǒng)pid控制子程序和串口通訊子程序?yàn)槔?進(jìn)行研究說(shuō)明。系統(tǒng)要求每20ms調(diào)用1次pid控制子程序，執(zhí)行1次pid控制子程序的時(shí)間大約為2ms串口通訊子程序?yàn)槊?00ms執(zhí)行1次，執(zhí)行1次大約需要100ms串口通訊子程序一旦被主程 序調(diào)用執(zhí)行，在其執(zhí)行完畢前pid控制子程序?qū)o(wú)法被調(diào)用。 如何 既能夠使串口通訊子程序被執(zhí)行， 又能使pid控制子程序按設(shè)計(jì)要 求的20ms調(diào)用周期被實(shí)時(shí)調(diào)用？注意