基于甲醛監(jiān)測(cè)的智能儀表設(shè)計(jì)

1、.PAGE . 鍵入文字輕工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目 基于甲醛監(jiān)測(cè)的智能儀表設(shè)計(jì)學(xué)生 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 院 系 指導(dǎo)教師(職稱)完成時(shí)間 輕工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書題目 專業(yè) 班*主要容、根本要求、主要參考資料等：主要容：通過(guò)甲醛傳感器得到室甲醛含量的相關(guān)數(shù)據(jù)，并送入處理器進(jìn)展處理通過(guò)C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)去管理多任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)智能的特點(diǎn)。根本要求：通過(guò)C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)管理多任務(wù)，當(dāng)室甲醛含量超標(biāo)時(shí)智儀表將采取一系列相關(guān)操作，充分表達(dá)智能的特點(diǎn)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)需要學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握多方面的知識(shí)和技術(shù)，包括C/OS-I實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)，ARM處理器

2、構(gòu)造。主要參考資料：1 Jean J Labrosse.MicroC/OS-II the real_time kernel second editionM.邵貝貝,譯.:航空航天大學(xué),2003.2 智能儀表設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)及實(shí)例M. : 機(jī)械工業(yè)，2008.3 建偉,秀芹,甘勇.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì). 希望電子2007 13基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)(第二版)M.航空航天大學(xué),2008.完 成 期 限：指導(dǎo)教師簽名：專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日.PAGE . 在線儀表通信模塊的設(shè)計(jì)PAGE 1目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294623718摘要 PAGE

3、REF _Toc294623718 h IHYPERLINK l _Toc294623719ABSTRACT PAGEREF _Toc294623719 h IIHYPERLINK l _Toc2946237201 緒論 PAGEREF _Toc294623720 h 1HYPERLINK l _Toc2946237211.1 課題背景 PAGEREF _Toc294623721 h 1HYPERLINK l _Toc2946237221.2 課題研究方案 PAGEREF _Toc294623722 h 2HYPERLINK l _Toc2946237231.3 智能儀表模塊的設(shè)計(jì)思路與主要工

4、作 PAGEREF _Toc294623723 h 3HYPERLINK l _Toc2946237242 模塊總體構(gòu)造和的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294623724 h 4HYPERLINK l _Toc2946237252.1 系統(tǒng)總的構(gòu)成原理 PAGEREF _Toc294623725 h 4HYPERLINK l _Toc2946237262.2 智能儀表的總體設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc294623726 h 5HYPERLINK l _Toc2946237273 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294623727 h 6HYPERLINK l _Toc29462

5、37283.1智能儀表的總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294623728 h 6HYPERLINK l _Toc294623729開發(fā)平臺(tái) PAGEREF _Toc294623729 h 7HYPERLINK l _Toc2946237303.2 甲醛HCHO電化學(xué)傳感器簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc294623730 h 19HYPERLINK l _Toc2946237313.3 甲醛HCHO監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294623731 h 20HYPERLINK l _Toc2946237324 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294623732 h 21HYP

6、ERLINK l _Toc2946237334.1 C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) PAGEREF _Toc294623733 h 21HYPERLINK l _Toc2946237344.1.1 C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的性能特點(diǎn) PAGEREF _Toc294623734 h 22HYPERLINK l _Toc2946237354.1.2 C/OS-II微小核 PAGEREF _Toc294623735 h 23HYPERLINK l _Toc2946237364.2 C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植 PAGEREF _Toc294623736 h 25HYPERLINK l _Toc29

7、46237374.3 任務(wù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294623737 h 29HYPERLINK l _Toc2946237384.3.1 任務(wù)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294623738 h 29HYPERLINK l _Toc2946237394.3.2 各個(gè)任務(wù)具體實(shí)現(xiàn)和流程 PAGEREF _Toc294623739 h 30HYPERLINK l _Toc294623740完畢語(yǔ) PAGEREF _Toc294623740 h 38HYPERLINK l _Toc294623741致 PAGEREF _Toc294623741 h 40HYPERLINK l _Toc2

8、94623742參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc294623742 h 41. 基于甲醛監(jiān)測(cè)的智能儀表設(shè)計(jì)摘 要本文簡(jiǎn)要的分析了嵌入式系統(tǒng)的開展情況。提出了一種基于ARM處理器平臺(tái)和C/OS-II的智能家居室甲醛監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)室甲醛含量進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)反映室居住環(huán)境，并且在室甲醛含量超標(biāo)甲醛濃度超過(guò)0.08毫克立方米時(shí)及時(shí)進(jìn)展報(bào)警通知家人采取措施以改變家居環(huán)境。智能儀表的總體設(shè)計(jì)大致可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)局部。在硬件設(shè)計(jì)上采用主板和副板的兩塊電路板的設(shè)計(jì)。其中主板主要基于mini2440開發(fā)平臺(tái)，副板主要有甲醛傳感器和運(yùn)算放大器構(gòu)成，主副板的連接通過(guò)mini2440的A/D

9、轉(zhuǎn)換接口進(jìn)展連接。在軟件設(shè)計(jì)上主要基于C/OS-II的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。采用多任務(wù)管理，使系統(tǒng)運(yùn)行高效、實(shí)時(shí)。本系統(tǒng)軟件主要基于C/OS-II的多任務(wù)調(diào)度和中斷管理。硬件和軟件的設(shè)計(jì)使整個(gè)系統(tǒng)具有通用性、實(shí)時(shí)性、多功能和低功耗等特點(diǎn)。本系統(tǒng)是針對(duì)室甲醛監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)的。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試說(shuō)明，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)、監(jiān)測(cè)可靠，低功耗等特點(diǎn)，可廣泛地使用于家庭和辦公室等。為防止人體甲醛中斷提供可靠保證。關(guān)鍵詞嵌入式/C/OS-II/多任務(wù)調(diào)度/實(shí)時(shí)性/智能Monitoring of formaldehyde-based design of intelligent instrumentsABSTRACTThis

10、brief analysis of the embedded system development. Proposed based on ARM processor platform and C / OS-II of the smart home indoor formaldehyde monitoring and alarm systems. The system can monitor the indoor formaldehyde content in real time to reflect the interior living environment, and e*cessive

11、levels of indoor formaldehyde (formaldehyde concentrations above 0.08 mg / cubic meter) when the alarm in time to take measures to inform the family to change the home environment.The overall design of intelligent instruments can be divided into hardware and software design in two parts. Board in th

12、e hardware design and sub-panels with two circuit board design. Which motherboard is based on mini2440 development platform, sensors and vice moderators have formaldehyde operational amplifiers, main board connect through mini2440 the A / D conversion interface to connect.In the software design is m

13、ainly based on C / OS-II real-time operating system. Multi-task management, allowing the system to run efficiently, in real time. The system software is based on C / OS-II multi-task scheduling and interrupt management. Hardware and software design so that the whole system is universal, real-time, m

14、ulti-functional and low power consumption.The system is designed to monitor indoor formaldehyde. After on-site installation and missioning show that the system with real-time monitoring, reliable, low power consumption, can be widely used in home and office. To prevent the interruption of a reliable

15、 guarantee of human formaldehyde.KEY WORDS:Embedded / C/OS-II/mini2440/FormaldehydeSensor. 1 緒論1.1 課題背景智能儀表建立在微電子技術(shù)開展的根底上，超大規(guī)模集成電路的嵌入，將CPU、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換、輸入/輸出等功能集成在一塊芯片上，甚至將PID控制組件也置入其中。加之現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用，智能儀表與控制系統(tǒng)之間的數(shù)字通訊將替代以往的模擬傳遞，大大提高了精度和可靠性，防止了模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減，長(zhǎng)期難以解決的干擾問(wèn)題得到解決。此外，由于數(shù)字通訊，節(jié)省了大量電纜、安裝材料和安裝費(fèi)用。智能儀表及其技術(shù)

16、的開展歷經(jīng)以模擬技術(shù)為特征的電動(dòng)單元組合儀表、以數(shù)?；旌霞夹g(shù)為特征的DDZ-S系列儀表的開發(fā)后，1983年，美國(guó)霍尼韋爾公司向制造工業(yè)率先推出了新一代智能型壓力變送器，這標(biāo)志著模擬儀表向數(shù)字化智能儀表的轉(zhuǎn)變。當(dāng)時(shí)的這種智能變送器已具有高精度、遠(yuǎn)距離校驗(yàn)和靈活組態(tài)的特點(diǎn)，并告知用戶：盡管初期購(gòu)置費(fèi)用較高，但會(huì)被較低的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用所補(bǔ)償。緊隨其后的十年里，國(guó)外其他公司的智能壓力變送器也陸續(xù)在一些生產(chǎn)線上被采用，它們包括：Rosemount、Fo*boro、YOKOGAWA、Siemens、E&H、Bailey、Fuji和ABB等。但由于缺少高速的智能通訊標(biāo)準(zhǔn)、用戶對(duì)于高精度監(jiān)控要求并不突出、培訓(xùn)

17、等效勞機(jī)制相對(duì)薄弱，當(dāng)時(shí)的智能應(yīng)用并不樂(lè)觀，只占到了約20%的市場(chǎng)。隨著微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的飛速開展以及綜合自動(dòng)化程度的不斷提高，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的智能儀表，其技術(shù)也同樣在過(guò)去的二十多年里得到了迅猛的開展。目前國(guó)外智能儀表占據(jù)了國(guó)際應(yīng)用市場(chǎng)的絕大比重，如何結(jié)合目前智能儀表的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)歷并快速跟蹤國(guó)際智能前沿技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)智能儀表的開發(fā)研究成為振興民族智能儀器儀表的一大突出問(wèn)題。智能儀表有眾多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。智能儀表在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用得益于其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，諸如其高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度、易維護(hù)性。以智能變送器為例，智能儀表具備很多優(yōu)點(diǎn)。精度高智能變送器具有較

18、高的精度。利用裝的微處理器，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量出靜壓、溫度變化對(duì)檢測(cè)元件的影響，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，對(duì)非線性進(jìn)展校正，對(duì)滯后及復(fù)現(xiàn)性進(jìn)展補(bǔ)償，使得輸出信號(hào)更準(zhǔn)確。一般情況，精度為最大量程的0.1%，數(shù)字信號(hào)可達(dá)0.075%。功能強(qiáng)。智能變送器具有多種復(fù)雜的運(yùn)算功能，依賴部微處理器和存儲(chǔ)器，可以執(zhí)行開方、溫度壓力補(bǔ)償及各種復(fù)雜的運(yùn)算。測(cè)量圍寬。普通變送器的量程比最大為10:1，而智能變送器可達(dá)40:1或100:1，遷移量可達(dá)1900%和-200%，減少變送器的規(guī)格，增強(qiáng)通用性和互換性，給用戶帶來(lái)諸多方便。通信功能強(qiáng)。智能變送器均可實(shí)現(xiàn)手操器進(jìn)展操作，既可在現(xiàn)場(chǎng)將手操器插到變送器的相應(yīng)插孔，也可以在控制室將手

19、操器連接到變送器的信號(hào)線上，進(jìn)展零點(diǎn)及量程的調(diào)校及變更。有的變送器具有模擬量和數(shù)字量?jī)煞N輸出方式(如HART協(xié)議)，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊奠定了根底。完善的自診斷功能。通過(guò)通信器可以查出變送器自診斷的故障結(jié)果信息。隨著近年來(lái)人們對(duì)家居環(huán)境的要求不斷提高，智能儀表慢慢應(yīng)用于智能家居中，尤其，近年來(lái)人們對(duì)自己的居住環(huán)境日益關(guān)注。室甲醛含量的多少更成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。眾所周知，人們?nèi)绻L(zhǎng)期居住于甲醛含量超標(biāo)甲醛濃度超過(guò)0.08毫克立方米的居室會(huì)嚴(yán)重的影響到人體的身體安康。本系統(tǒng)正是基于此，將智能家居監(jiān)測(cè)與智能儀表結(jié)合而設(shè)計(jì)的應(yīng)用型甲醛監(jiān)測(cè)智能儀表。1.2 課題研究方案本文設(shè)計(jì)的智能儀表主要基于Mini2

20、440開發(fā)平臺(tái)和C/OS-II的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)兩個(gè)關(guān)鍵局部。系統(tǒng)以Mini2440開發(fā)平臺(tái)的運(yùn)算速度快，平臺(tái)資源廣泛，運(yùn)行可靠和穩(wěn)定為依托。把實(shí)時(shí)性強(qiáng)的C/OS-II移植于平臺(tái)之上，設(shè)計(jì)多任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)甲醛的監(jiān)測(cè)功能?？傮w的設(shè)計(jì)原則是要求儀表實(shí)現(xiàn)智能的甲醛監(jiān)測(cè)和報(bào)警。這主要依賴于Samsung S3C2440處理器的高速特性，和C/OS-II的多任務(wù)調(diào)度機(jī)制。使得智能儀表有著快速，處理準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)。智能儀表的總體設(shè)計(jì)大致可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)局部。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)局部統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)上選用了mini2440開發(fā)平臺(tái)和甲醛sensor,主要有主板和副板構(gòu)成系統(tǒng)。副板主要采用甲醛傳感器和運(yùn)算放大器

21、的連接。主副版通過(guò)A/D連接，所以系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)具有多功能、低功耗、速度快等特點(diǎn)。系統(tǒng)的軟件局部設(shè)計(jì)是基于C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，把C/OS-II移植于mini2440開發(fā)平臺(tái)上，用以管理多任務(wù)。充分發(fā)揮了數(shù)據(jù)檢測(cè)和報(bào)警的實(shí)時(shí)性和速度快等優(yōu)點(diǎn)。普通儀表不具有智能的特點(diǎn)。本系統(tǒng)通過(guò)移植C/OS-II來(lái)管理多任務(wù)從而實(shí)現(xiàn)儀表的智能的特點(diǎn)。本系統(tǒng)從任務(wù)所實(shí)現(xiàn)的功能不同，對(duì)任務(wù)進(jìn)展劃分。主要有以下任務(wù)：查詢?nèi)蝿?wù)；LCD顯示任務(wù)；蜂鳴器報(bào)警任務(wù)；故障記錄保存任務(wù)。其中查詢?nèi)蝿?wù)主要把A/D存放器中甲醛檢測(cè)的得到的數(shù)據(jù)取回CPU中并進(jìn)展甲醛超標(biāo)判斷。LCD顯示任務(wù)分為兩個(gè)，分別是：正常時(shí)的顯示任務(wù)和報(bào)警

22、時(shí)的顯示任務(wù)。通過(guò)各個(gè)任務(wù)之間的協(xié)調(diào)工作使得整個(gè)儀表實(shí)現(xiàn)智能甲醛監(jiān)測(cè)功能。與普通儀表的設(shè)計(jì)相比擬，本文需要完成的主要任務(wù)包括以下兩個(gè)方面：1基于Mini2440開發(fā)平臺(tái)和甲醛傳感器的智能儀表模塊的硬件設(shè)計(jì)。2基于Mini2440開發(fā)平臺(tái)的C/OS-II的移植，同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言編寫C/OS-II的各個(gè)任務(wù)。本文所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有智能，可靠等特點(diǎn)?？梢詰?yīng)用于普通家庭住房，也可以應(yīng)用在高級(jí)場(chǎng)所酒店，會(huì)所等。本系統(tǒng)支持升級(jí)，可以通過(guò)移植TCP/IP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信等眾多功能。也可以通過(guò)軟件的升級(jí)實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)集監(jiān)測(cè)和控制功能于一體。1.3 智能儀表模塊的設(shè)計(jì)思路與主要工作本文設(shè)計(jì)的智能儀表主要基

23、于ARM處理器平臺(tái)和C/OS-II的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，通過(guò)采用一個(gè)甲醛傳感器來(lái)采集室空氣中的甲醛含量，通過(guò)傳感器連接運(yùn)算放大器把放大后的模擬信號(hào)送入A/D進(jìn)展轉(zhuǎn)換。通過(guò)中斷來(lái)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。此外，通過(guò)C/OS-II的任務(wù)調(diào)度來(lái)管理多任務(wù)。例如顯示任務(wù)、報(bào)警任務(wù)、關(guān)屏任務(wù)等等。使系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)，準(zhǔn)確的反響室空氣質(zhì)量情況。通信模塊的總體設(shè)計(jì)大致可分為硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)局部,系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)上選用了mini2440開發(fā)平臺(tái)和甲醛sensor,主要有主板和副板構(gòu)成系統(tǒng)。副板主要采用甲醛傳感器和運(yùn)算放大器的連接。主副版通過(guò)A/D連接，所以系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)具有多功能、低功耗、速度快等特點(diǎn)。系統(tǒng)的軟件局部設(shè)

24、計(jì)是基于C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，把C/OS-II移植于mini2440開發(fā)平臺(tái)上，用以管理多任務(wù)。充分發(fā)揮了數(shù)據(jù)檢測(cè)和報(bào)警的實(shí)時(shí)性和速度快等優(yōu)點(diǎn)。主要工作有： (1)、設(shè)計(jì)甲醛傳感器與運(yùn)算放大器連接的甲醛檢測(cè)電路。(2)、選用mini2440開發(fā)平臺(tái)，并且連接好甲醛檢測(cè)電路。(3)、軟件設(shè)計(jì)，把C/OS-II裁剪移植于mini2440開發(fā)平臺(tái)上，用來(lái)管理A/D、液晶屏、蜂鳴器等，通過(guò)c語(yǔ)言編程編寫多任務(wù)。采用ADS1.2編譯環(huán)境編譯代碼。(4)、對(duì)儀表系統(tǒng)可能的進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)展探討，并使其能夠適用于相似控制系統(tǒng)。2 模塊總體構(gòu)造和的設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總的構(gòu)成原理本文設(shè)計(jì)的智能儀表主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)室

25、甲醛含量的檢測(cè)，并且在甲醛含量超標(biāo)時(shí)及時(shí)報(bào)警。整體硬件模塊主要有甲醛傳感器、報(bào)警電路Mini2440所帶的蜂鳴器、以及人機(jī)交互界面Mini2440所帶的LCD和按鍵等。整個(gè)模塊構(gòu)造框圖如圖2.1所示。Mini2440開發(fā)平臺(tái)甲醛檢測(cè)電路按鍵蜂鳴器報(bào)警電路LCDC/OS-II多任務(wù)圖2.1智能儀表構(gòu)造框圖模塊能夠把檢測(cè)到的信號(hào)先傳入A/D，經(jīng)A/D處理后傳入處理器進(jìn)展處理和判斷。然后把結(jié)果返回液晶屏，同時(shí)通過(guò)任務(wù)執(zhí)行相關(guān)操作。通過(guò)智能儀表的監(jiān)測(cè)使家居環(huán)境適宜。2.2 智能儀表的總體設(shè)計(jì)原則對(duì)于本套系統(tǒng)設(shè)計(jì)是要表達(dá)出智能的特點(diǎn)，對(duì)于本套系統(tǒng)所謂智能主要表達(dá)在系統(tǒng)基于Mini2440開發(fā)平臺(tái)，且有C

26、/OS-II操作系統(tǒng)移植其上。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)的自動(dòng)調(diào)用和實(shí)現(xiàn)，無(wú)需任何人工操作?？梢詫?shí)現(xiàn)智能的監(jiān)測(cè)室甲醛含量，并且超標(biāo)是報(bào)警。其次本套系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)首先要立足于系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能室甲醛含量的監(jiān)測(cè)。針對(duì)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)展硬件的設(shè)計(jì)和選擇。在軟件設(shè)計(jì)方面主要基于C/OS-II進(jìn)展任務(wù)的編寫和調(diào)動(dòng)。通過(guò)任務(wù)的調(diào)度來(lái)到達(dá)智能的特點(diǎn)。儀表模塊的總體設(shè)計(jì)大致可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)局部。在硬件設(shè)計(jì)上在到達(dá)功能要求上應(yīng)盡可能的選用低功耗、體積小的電子元器件，并在軟件編程上實(shí)現(xiàn)任務(wù)的合理調(diào)度、并充分發(fā)揮硬件運(yùn)算速度快等優(yōu)勢(shì)。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)局部：系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)局部：智能儀表基于mini2

27、440開發(fā)平臺(tái)和甲醛傳感器與運(yùn)放電路，mini2440開發(fā)平臺(tái)以ARM9為核心、并且集成了A/D、串口、GPIO、蜂鳴器、用戶液晶等多個(gè)設(shè)備，以此搭建構(gòu)成的硬件平臺(tái)具備系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、處理速度快、人機(jī)交互界面友善、多功能等優(yōu)勢(shì)。3.1智能儀表的總體設(shè)計(jì)智能儀表的硬件總體設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)局部主板電路的設(shè)計(jì)和副板電路的設(shè)計(jì)；其中，主板主要采用mini2440開發(fā)平臺(tái)；副板主要有HCHO sensor和運(yùn)算放大器構(gòu)成。主副板主要通過(guò)A/D接口進(jìn)展連接。整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)兩塊板子的布局。完成了硬件的設(shè)計(jì)后主要就開場(chǎng)進(jìn)展軟件的設(shè)計(jì)工作。軟件總體設(shè)計(jì)主要也可以分為兩個(gè)局部。分別是：C/OS-II的移植和任務(wù)的設(shè)計(jì)

28、。完成了軟件的設(shè)計(jì)工作后，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作根本完成了。然后，進(jìn)展系統(tǒng)的試運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)就根本完成了。其硬件電路原理框圖如圖3.1所示。Mini2440開發(fā)平臺(tái)LCD按鍵蜂鳴器報(bào)警電路甲醛檢測(cè)電路圖3.1 智能儀表硬件電路原理框圖Mini2440開發(fā)平臺(tái)Mini2440是一款真正低價(jià)實(shí)用的ARM9開發(fā)板，是目前國(guó)性價(jià)比最高的一款學(xué)習(xí)板；它采用Samsung S3C2440為微處理器，并采用專業(yè)穩(wěn)定的CPU核電源芯片和復(fù)位芯片來(lái)保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。mini2440的PCB采用沉金工藝的四層板設(shè)計(jì)，專業(yè)等長(zhǎng)布線，保證關(guān)鍵信號(hào)線的信號(hào)完整性，生產(chǎn)采器貼片，批量生產(chǎn)；出廠時(shí)都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)

29、量控制，配合這本十分詳細(xì)的手冊(cè)，可以迅速幫你掌握嵌入式 Linu*和WinCE開發(fā)的流程，只要有C語(yǔ)言根底的人一般2周即可入門。我們認(rèn)為，嵌入式開發(fā)板不僅僅是一片可以看到“點(diǎn)亮LED燈或者LCD的電路板，只要你賦予它豐富的靈魂-嵌入式軟件，一切可以變得更加精彩，甚至可以重生，因此我們一直在不斷的更新和加強(qiáng)嵌入式軟件的開發(fā)，我們由衷地?zé)釔?ài)嵌入式系統(tǒng)這個(gè)事業(yè)，并為此保持激情和追求完美，目前我們提供的Linu*和WindowsCE 5.0/6.0系統(tǒng)，在技術(shù)和功能上已經(jīng)到達(dá)國(guó)2440開發(fā)板中最高水平，它們各自的bootloader以及BSP均是100%開放的。Mini2440開發(fā)板構(gòu)造圖如圖3.2所

30、示。圖3.2Mini2440開發(fā)板構(gòu)造圖.1 Mnini2440開發(fā)平臺(tái)硬件資源特性(1).CPU處理器SamsungS3C2440A，主頻400MHz，最高533Mhz(2).SDRAM存在板64M SDRAM，32bit 數(shù)據(jù)總線SDRAM，時(shí)鐘頻率高達(dá)100MHz(3).FLASH存儲(chǔ)在板256M/1GB Nand Flash, 掉電非易失(用戶可定制64M/128M/256M/512M/1G)在板2M Nor Flash，掉電非易失，已經(jīng)安裝BIOS(4).LCD顯示板上集成4 線電阻式觸摸屏接口，可以直接連接四線電阻觸摸屏，支持黑白、4 級(jí)灰度、16 級(jí)灰度、256 色、4096 色

31、STN 液晶屏，尺寸從3.5 到12.1 寸，屏幕分辨率可以到達(dá)1024*768 象素；支持黑白、4 級(jí)灰度、16 級(jí)灰度、256 色、64K 色、真彩色TFT 液晶屏，尺寸從3.5 寸到12.1 寸，屏幕分辨率可以到達(dá)1024*768 象素；標(biāo)準(zhǔn)配置為統(tǒng)寶3.5”真彩LCD，分別率240*320，帶觸摸屏；(5).接口和資源1 個(gè)100M以太網(wǎng)RJ-45 接口(采用DM9000 網(wǎng)絡(luò)芯片)；3 個(gè)串行口；1 個(gè)USB Host；1 個(gè)USB Slave B 型接口；1 個(gè)SD 卡存儲(chǔ)接口；1 路立體聲音頻輸出接口，一路麥克風(fēng)接口；1 個(gè)2.0mm間距10 針JTAG 接口；4 USER Le

32、ds；6 USER buttons(帶引出座)；1 個(gè)PWM 控制蜂鳴器； 1 個(gè)可調(diào)電阻，用于AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試；1 個(gè)I2C總線AT24C08 芯片，用于I2C總線測(cè)試；1 個(gè)2.0 mm間距20pin 攝像頭接口；板載實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池；電源接口(5V)，帶電源開關(guān)和指示燈。(6).系統(tǒng)時(shí)鐘源12M無(wú)源晶振(7).實(shí)時(shí)時(shí)鐘部實(shí)時(shí)時(shí)鐘帶后備鋰電池(8).擴(kuò)展接口1 個(gè)34 pin 2.0mmGPIO 接口；1 個(gè)40 pin 2.0mm系統(tǒng)總線接口(9).規(guī)格尺寸100 * 100(mm)(10).操作系統(tǒng)支持Linu*.2 + Qtopia-2.2.0+QtE-4.6.1(獨(dú)創(chuàng)雙圖形系統(tǒng)共存，

33、無(wú)縫切換)；WindowsCE.NET 6.0(R3)；C/OS-II。.2 Mnini2440開發(fā)平臺(tái)主要功能介紹Mnini2440開發(fā)平臺(tái)采用ARM9平臺(tái)的Samsung S3C2440A作為微處理器，S3C2440A是由Samsung公司推出的基于ARM920T核的1632位RISC處理器。此款處理器提供了豐富通用的片上外設(shè)，大大減少了系統(tǒng)電路中除處理器以外的元器件配置。S3C2440A有4路PWM定時(shí)器，1路部定時(shí)器，8路ADC和觸摸屏接口，130個(gè)通用IO，24個(gè)外部中斷源。最高工作頻率可以到達(dá)400 MHz，處理速度較快，完全能夠完成設(shè)計(jì)要求。同時(shí)本系統(tǒng)中主要還用到標(biāo)準(zhǔn)配置為統(tǒng)寶3

34、.5”真彩LCD，分別率240*320，帶觸摸屏，和A/D接口，及按鍵等，這些設(shè)備在Mnini2440開發(fā)平臺(tái)上嚴(yán)密配合使用。Mnini2440開發(fā)平臺(tái)具有豐富的系統(tǒng)資源和外設(shè)資源。同時(shí)具備一個(gè)通用的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，可以支持TCP/IP協(xié)議的移植從而進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)通信。此外開發(fā)板還具備三個(gè)串口和兩個(gè)USB接口。有較強(qiáng)的通信功能，可以支持系統(tǒng)的進(jìn)一步升級(jí)。Mini2440 接口布局如下列圖所示，它在十分緊湊的100 * 100mm面積上精致安排了開發(fā)者常用的各種常用接口，并且還引出了供開發(fā)測(cè)試需要的充裕的IO 口和總線接口。Mini2440接口布局如圖.2.1所示圖3.3Mini2440接口布局Mi

35、ni2440開發(fā)平臺(tái)的存貯設(shè)備主要有Flash,開發(fā)板上分別提供了兩種Flash，NAND Flash和NOR Flash，并且提供了選擇引線。開發(fā)板提供5V電源供電。有通用的JTAG調(diào)試接口，同時(shí)支持音頻輸入輸出。有通用的GPIO接口?？傊甅nini2440開發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)資源豐富。完全支持整個(gè)系統(tǒng)的前期開發(fā)以及后期擴(kuò)展和升級(jí)。.3基于Mnini2440開發(fā)平臺(tái)的智能儀表搭建根據(jù)智能儀表的硬件需求分析，主要需要Mini2440開發(fā)平臺(tái)的如下硬件資源：(1)處理單元Samsung S3C2440A是由Samsung公司推出的基于ARM920T核的1632位RISC處理器。此款處理器提供了豐富通用的

36、片上外設(shè)，大大減少了系統(tǒng)電路中除處理器以外的元器件配置。便于移植操作系統(tǒng)。2SDRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)Mini2440 使用了兩片外接的32M bytes 總共64M bytes 的SDRAM 芯片(型號(hào)為：HY57V561620FTP/MT48LC16M16A2)，一般稱之為存，它們并接在一起形成32-bit 的總線數(shù)據(jù)寬度，這樣可以增加訪問(wèn)的速度；因?yàn)槭遣⒔樱仕鼈兌际褂昧薾GCS6 作為片選，根據(jù)CPU 手冊(cè)5-2 中的介紹可知，這就決定了它們的物理起始地址為0*30000000，SDRAM 局部原理圖如圖3.4所示。圖3.4 SDRAM局部原理圖3FLASH 存儲(chǔ)系統(tǒng)Mini2440 具備兩種

37、Flash，一種是Nor Flash，型號(hào)為SST39VF1601(AMD29LV160DB與此引腳兼容)，大小為2Mbyte；另一種是Nand Flash，型號(hào)為K9F1G08,大小為128M(舊版本為K9F1208，大小為64Mbyte)。S3C2440 支持這兩種Flash 啟動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)撥動(dòng)開關(guān)S2，你可以選擇從NOR 還是從NAND 啟動(dòng)系統(tǒng)。實(shí)際的產(chǎn)品都使用一片Nand Flash 就夠了，因?yàn)槲覀優(yōu)榱朔奖阌脩糸_發(fā)學(xué)習(xí)，因此還保存了Nor Flash。Nand Flash 不具有地址線，它有專門的控制接口與CPU 相連，數(shù)據(jù)總線為8-bit，但這并不意味著Nand Flash 讀寫

38、數(shù)據(jù)會(huì)很慢。大局部的優(yōu)盤或者SD 卡等都是Nand Flash 制成的設(shè)備。從下面的原理圖可以看出，Nor Flash 采用了A1-A22 總共22 條地址總線和16 條數(shù)據(jù)總線與CPU 連接，請(qǐng)注意地址是從A1 開場(chǎng)的，這意味著它每次最小的讀寫單位是2-byte，因此根據(jù)原理圖，該設(shè)計(jì)總共可以兼容支持最大8Mbyte 的Nor Flash，實(shí)際我們的開發(fā)板上只用了A1-A20 條地址線，因?yàn)榕cA21、A22 相連的SST39V1601 的相應(yīng)引腳是懸空的。原理圖如圖3.5所示。圖3.5 NAND FLASH和NOR FLASH的原理圖4電源系統(tǒng)及接口本開發(fā)板的電源系統(tǒng)比擬簡(jiǎn)單，直接使用外接的

39、5V 電源，通過(guò)降壓芯片產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)所需要的三種電壓：3.3V、1.8V、1.25V。請(qǐng)注意，本開發(fā)板并非面向手持移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)，因此它并不具備完善的電源管理電路。整個(gè)系統(tǒng)的電源通斷是由S1 撥動(dòng)開關(guān)控制的，它不能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)。為了方便用戶外接其他電源，我們還設(shè)計(jì)了一個(gè)電源接口CON8，它是一個(gè)白色2.0mm 間距的單排插座，中間均為“地，兩側(cè)均為5V。注意，這兩個(gè)5V 并非是相通的，其中一個(gè)連接了外部電源的5V，另外一個(gè)則連接了經(jīng)過(guò)撥動(dòng)開關(guān)S1 之后的5V。它們的連接關(guān)系和相應(yīng)的實(shí)物標(biāo)稱見圖3.6所示。圖3.6 電源連接關(guān)系相應(yīng)實(shí)物圖5復(fù)位系統(tǒng)本開發(fā)板采用專業(yè)的復(fù)位芯片MA*811 實(shí)現(xiàn)

40、CPU 所需要的低電平復(fù)位，見圖.3.5圖3.7 復(fù)位電路原理圖6A/D輸入測(cè)試本開發(fā)板總共可以引出4 路A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換通道，它們位于板上的CON4-GPIO接口(詳見GPIO 接口介紹)，為了方便測(cè)試，AIN0 連接到了開發(fā)板上的可調(diào)電阻W1，原理圖如圖3.8所示。圖3.8 A/D原理電路圖7PWM控制蜂鳴器開發(fā)板的蜂鳴器SPEAKER 是通過(guò)PWM 控制的，原理圖如下所示，其中GPB0 可通過(guò)軟件設(shè)置為PWM 輸出。蜂鳴器原理圖如圖3.9所示。圖3.9 PWM控制蜂鳴器原理電路圖8串口S3C2440 本身總共有3 個(gè)串口UART0、1、2，其中UART0,1 可組合為一個(gè)全功能的串

41、口，在大局部的應(yīng)用中，我們只用到3 個(gè)簡(jiǎn)單的串口功能(本開發(fā)板提供的Linu* 和WinCE驅(qū)動(dòng)也是這樣設(shè)置的)，即通常所說(shuō)的發(fā)送(T*D)和接收(R*D)，它們分別對(duì)應(yīng)板上的CON1、CON2、CON3，這3 個(gè)接口都是從CPU 直接引出的，是TTL 電平。為了方便用戶使用，其中UART0 做了RS232 電平轉(zhuǎn)換，它們對(duì)應(yīng)于0，可以通過(guò)附帶的直連線與PC 機(jī)互相通訊。CON1，CON2，CON3 在開發(fā)板上的位置和原理圖中的連接定義對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3.10所示。圖3.10 串口連接圖9LCD 接口本開發(fā)板的LCD 接口是一個(gè)41Pin 0.5mm 間距的白色座，其中包含了常見LCD 所用的大局

42、部控制信號(hào)(行場(chǎng)掃描、時(shí)鐘和使能等)，和完整的RGB 數(shù)據(jù)信號(hào)(RGB 輸出為8：8：8，即最高可支持1600 萬(wàn)色的LCD)；為了用戶方便試驗(yàn)，還引出了PWM 輸出(GPB1 可通過(guò)存放器配置為PWM)，和復(fù)位信號(hào)(nRESET)，其中LCD_PWR 是背光控制信號(hào)。另外，37、38、39、40 為四線觸摸屏接口，它們可以直接連接觸摸屏使用。圖中的J2 為L(zhǎng)CD 驅(qū)動(dòng)板供電選擇信號(hào)，目前我們的驅(qū)動(dòng)板都使用5V 供電。其LCD接口電路如圖3.11所示。圖3.11 LCD接口電路圖.4開發(fā)板設(shè)置連接以及超級(jí)終端的使用(1)啟動(dòng)模式選擇本開發(fā)板的啟動(dòng)模式選擇，是通過(guò)撥動(dòng)開關(guān)S2 來(lái)決定的：根據(jù)目標(biāo)

43、板提示：S2 接到Nor Flash 標(biāo)識(shí)一側(cè)時(shí)，系統(tǒng)將從Nor Flash 啟動(dòng)；S2 接到Nand Flash 標(biāo)識(shí)一側(cè)時(shí)，系統(tǒng)將從Nand Flash 啟動(dòng)。出廠的時(shí)候開發(fā)板的Nor Flash 和Nand Flash 已經(jīng)燒入了一樣的BIOS(因?yàn)樵揃IOS 同時(shí)支持這兩種Flash，只是開機(jī)后表現(xiàn)形式不同，請(qǐng)參考“開發(fā)板BIOS 功能及使用說(shuō)明一節(jié))，S2 已經(jīng)被接到NandFlash 一側(cè)，系統(tǒng)一開機(jī)就從Nand Flash 啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。(2)外部接口連接使用直連串口線連接開發(fā)板的串口0 和PC 機(jī)的串口用穿插網(wǎng)線將開發(fā)板的網(wǎng)絡(luò)接口與PC 相連用5V 電源適配器連接到板上的5V

44、輸入插座把音箱或者耳機(jī)的插頭接入板上的音頻輸出口(綠色)液晶屏連接，請(qǐng)按照數(shù)據(jù)線頭的方向與開發(fā)板的LCD 接口相連用USB 電纜連接開發(fā)板和PC(3)設(shè)置超級(jí)終端在此著重介紹一下Windows 自帶的超級(jí)終端程序并以Windows*P 為例，或許其他Windows 版本的程序界面有所不同。超級(jí)終端程序通常位于開場(chǎng)-程序-附件-通訊中，選擇運(yùn)行該程序，設(shè)置超級(jí)終端的主要步驟見下列圖所示。 設(shè)置串口通信模式，如圖3.12所示。圖3.12 串口設(shè)置最重要的一步是設(shè)置串口波特率，注意必須選擇無(wú)流控制，否則，或許你只能看到輸出而不能輸入，另外板子工作時(shí)的串口波特率是115200，如圖3.13所示。圖3.

45、13 串口波特率設(shè)置當(dāng)所有的連接參數(shù)都設(shè)置好以后，翻開電源開關(guān)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)vivi 啟動(dòng)界面。選擇超級(jí)終端“文件菜單下的“另存為，保存該連接設(shè)置，以便于以后再連接時(shí)就不必重新執(zhí)行以上設(shè)置了。3.2甲醛HCHO電化學(xué)傳感器簡(jiǎn)介在本套系統(tǒng)中主要采用市三達(dá)特科技所生產(chǎn)的電化學(xué)甲醛傳感器HCHO sensor，這款甲醛傳感器生產(chǎn)工藝成熟，并且得到甲醛檢測(cè)領(lǐng)域權(quán)威部門的認(rèn)可，目前主要應(yīng)用于需要連續(xù)監(jiān)測(cè)甲醛氣體濃度的設(shè)備及場(chǎng)合，適用于新房裝修后甲醛濃度的監(jiān)測(cè)。這款甲醛傳感器有如下優(yōu)點(diǎn)：低本錢：簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單的構(gòu)造，極少的配件，競(jìng)爭(zhēng)力極強(qiáng)的價(jià)格；其次，這款傳感器可以到達(dá)5年的使用壽命；該款傳感器響應(yīng)速度快

46、：t90可到達(dá)40秒；電源需求?。喝剂想姵氐脑頉Q定其不需要電源，而電路局部?jī)H需要電池就可以滿足；長(zhǎng)期的穩(wěn)定性：可以忍受極高的壓力，最高可以到達(dá)十個(gè)大氣壓。甲醛傳感器的外觀構(gòu)造圖如圖3.14所示：圖3.14HCHO Sensor 外觀構(gòu)造圖HCHO sensor主要技術(shù)指標(biāo)如下：測(cè)量圍：0-5ppm/0-50ppm；期望壽命：5年；輸出信號(hào)：200nA/ppm；分辨率：優(yōu)于0.02ppm；測(cè)量下限：0.03ppm；溫度圍：-20到50oC；壓力圍：最高到10個(gè)大氣壓；濕度圍：15%-90%，非結(jié)露；響應(yīng)時(shí)間t90：50秒20oC時(shí)；長(zhǎng)期輸出漂移：每年10%；重復(fù)性：+/-2%；儲(chǔ)存時(shí)間：2年2

47、0oC時(shí)；尺寸：25*25*5.8mm。有HCHO sensor主要技術(shù)指標(biāo)可以看出輸出信號(hào)強(qiáng)度有限，所以該傳感器要應(yīng)用于智能儀表的設(shè)計(jì)中必須要外接放大電路，同時(shí)需要把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)方能進(jìn)展下一步的處理和應(yīng)用。3.3甲醛HCHO監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)用上面所選用的甲醛傳感器來(lái)設(shè)計(jì)甲醛監(jiān)測(cè)電路，根據(jù)原理可以知道：由于傳感器自身的輸出信號(hào)過(guò)于微弱，所以必須要經(jīng)過(guò)放大，然后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，把得到的數(shù)字信號(hào)送入Mini2440開發(fā)平臺(tái)進(jìn)展處理。信號(hào)放大電路如圖3.15所示。SensoropA1770.62K10K輸出圖3.15甲醛信號(hào)放大電路原理圖根據(jù)以上原理圖制作電路板，備齊所需元件然后按照原理圖焊接

48、元器件，最后輸出的信號(hào)設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換借口。這樣副板的制作工作就根本完成。然后通過(guò)主副板的借口連接主副板，這樣智能儀表的硬件設(shè)計(jì)工作就已經(jīng)根本完成了。主副板連接完成后加上電源對(duì)智能儀表的硬件系統(tǒng)進(jìn)展測(cè)試，發(fā)現(xiàn)硬件系統(tǒng)可以正常工作。4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件局部設(shè)計(jì)主要基于Mini2440開發(fā)平臺(tái)和C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。軟件設(shè)計(jì)局部主要可分為以下幾塊：C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植；系統(tǒng)任務(wù)的劃分；任務(wù)的設(shè)計(jì)和編寫等重要幾局部。Mini2440開發(fā)平臺(tái)使用Samsung S3C2440為處理器。它是一款集成度高、功能豐富、功耗低等技術(shù)特點(diǎn)的32位處理器，它可以用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言來(lái)完成程序設(shè)計(jì)。本

49、系統(tǒng)采用C/OS-II和標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)，可以大大提高開發(fā)調(diào)試工作的效率；同時(shí)，所有文檔資料也容易理解，便于移植。ARM公司提供的ADS1.2集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境可以很好的完成系統(tǒng)軟件的開發(fā)，兼容程度高，開發(fā)調(diào)試的集成環(huán)境和人機(jī)界面良好。以下詳細(xì)說(shuō)明軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程。4.1C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C/OS-II 是一種基于優(yōu)先級(jí)的搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，包含了實(shí)時(shí)核、任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)間通信同步信號(hào)量，消息 隊(duì)列和存管理等功能。它可以使各個(gè)任務(wù)獨(dú)立工作，互不干預(yù)，很容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)而且無(wú)誤執(zhí)行，使實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程大為減化。C /OS-II是一個(gè)完整

50、的、可移植、可固化、可裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)核。C/OS-II絕大局部的代碼是用ANSI的C語(yǔ)言編寫的，包含一小局部匯編代碼，使之可供不同架構(gòu)的微處理器使用。至今，從8位到64位，C/OS-II已在超過(guò)40種不同架構(gòu)上的微處理器上運(yùn)行。C/OS-II已經(jīng)在世界圍得到廣泛應(yīng)用，包括很多領(lǐng)域， 如手機(jī)、路由器、集線器、不連續(xù)電源、飛行器、醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)控制上。實(shí)際上，C/OS-II已經(jīng)通過(guò)了非常嚴(yán)格的測(cè)試，并且得到了美國(guó)航空管 理局Federal Aviation Administration的認(rèn)證，可以用在飛行器上。這說(shuō)明C/OS-II是穩(wěn)定可靠的，可用于與人性命攸關(guān)的平安緊要safety cr

51、itical系統(tǒng)。除此以外，C/OS-II 的鮮明特點(diǎn)就是源碼公開，便于移植和維護(hù)。C/OS-II 核構(gòu)造比擬簡(jiǎn)單，但是運(yùn)行效率很高。多任務(wù)系統(tǒng)中，核負(fù)責(zé)管理各個(gè)任務(wù)，或者說(shuō)為每個(gè)任務(wù)分配CPU 時(shí)間，并且負(fù)責(zé)任務(wù)之間的通訊。核提供的根本效勞是任務(wù)切換。C/OS-II可以管理多達(dá)64個(gè)任務(wù)。由于它的作者占用和保存了8個(gè)任務(wù)，所以留給用戶應(yīng)用程序最多可有56個(gè)任務(wù)。賦予各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)必須是不一樣的。這意味著C/OS-II不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法round-robin scheduli ng。C/OS-II為每個(gè)任務(wù)設(shè)置獨(dú)立的堆?？臻g，可以快速實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換 。C/OS-II近似地每時(shí)每刻總是讓優(yōu)先

52、級(jí)最高的就緒任務(wù)處于運(yùn)行狀態(tài)，為了保證這一點(diǎn)，它在調(diào)用系統(tǒng)API 函數(shù)、中斷完畢、定時(shí)中斷完畢時(shí)總是執(zhí)行調(diào)度算法，C/OS-II通過(guò)事先計(jì)算好數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化了運(yùn)算量，通過(guò)精心設(shè)計(jì)就緒表構(gòu)造使得延時(shí)可預(yù)知。C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的性能特點(diǎn)(1)公開源代碼(2)可移植性Portable絕大局部C/OS-II的源碼是用移植性很強(qiáng)的ANSI C寫的。和微處理器硬件相關(guān)的那局部是用匯編語(yǔ)言寫的。匯編語(yǔ)言寫的局部已經(jīng)壓到最低限度，使得C/OS-II便于移植到其他微處理器上。C/OS-II可以在絕大多數(shù)8位、16位、32位以至64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器DSP上運(yùn)行。(3)可固化ROMableC/

53、OS-II是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，這就意味著，只要讀者有固化手段C編譯、連接、下載和固化，C/OS-II可以嵌入到讀者的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一局部。(4)可裁剪Scalable可以只使用C/OS-II中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)效勞。也就是說(shuō)*產(chǎn)品可以只使用很少幾個(gè)C/OS-II調(diào)用，而另一個(gè)產(chǎn)品則使用了幾乎所有C/OS-II的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的C/OS-II所需的存儲(chǔ)器空間RAM和ROM。這種可剪裁性是靠條件編譯實(shí)現(xiàn)的。(5)占先式Preemptive(6)多任務(wù)C/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，目前這一版本保存8個(gè)給系統(tǒng)。應(yīng)用程序最多可以有56個(gè)任務(wù)(7)可確定性全部C/OS-II的

54、函數(shù)調(diào)用與效勞的執(zhí)行時(shí)間具有可確定性。(8)任務(wù)棧每個(gè)任務(wù)有自己?jiǎn)为?dú)的棧，C/OS-II允許每個(gè)任務(wù)有不同的棧空間，以便壓低應(yīng)用程序?qū)AM的需求。(9)系統(tǒng)效勞C/OS-II提供很多系統(tǒng)效勞，例如、消息隊(duì)列、信號(hào)量、塊大小固定的存的申請(qǐng)與釋放、時(shí)間相關(guān)函數(shù)等。(10)中斷管理中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，如果優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達(dá)255層。(11)穩(wěn)定性與可靠性C/OS-II實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且移植后能夠可靠運(yùn)行。穩(wěn)定性強(qiáng)。C/OS-II微小核C/OS-II微小核是為了方便初學(xué)者學(xué)習(xí)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的根本原理，分應(yīng)用程序軟

55、件C/OS-II與處理器無(wú)關(guān)的代碼Os_core.c C/OS-II.cOs_Mbo*.c C/OS-II.cOs_Mem.c Os_Q.cOs_sem.c Os_Task.cOs_Time.c C/OS-II設(shè)置與應(yīng)用無(wú)關(guān)的代碼OS_CFG.HINCLUDES.HC/OS-II的移植與處理器相關(guān)的代碼Os_cpu.h Os_cpu_A.asm Os_cpu_c.cCPU時(shí)鐘軟件硬件圖4.1 C/OS-II體系構(gòu)造圖別由小到大將C/OS-II V2.52裁減為幾個(gè)只具備根本功能的微小核。只有418行剔除文件頭和函數(shù)頭后的數(shù)目，僅包含5個(gè)最根本的效勞函數(shù)的“最小核。 C/OS-II體系構(gòu)造如圖4

56、.1所示。C/OS-II主要有以下三個(gè)局部構(gòu)成。1、核代碼(source) (1) OS_CORE.C：OS核文件，提供一些核最根本的效勞和不好分類的效勞；(2) OS_TASK.C：任務(wù)管理文件，提供任務(wù)管理效勞；(3) OS_TIME.C： 時(shí)間管理文件，提供系統(tǒng)延時(shí)效勞；(4) uCOS_II.H： 頭文件，定義各種數(shù)據(jù)構(gòu)造、常量、變量和聲明各種函數(shù)和變量；(5) OS_SEM.C： 信號(hào)量管理文件，提供任務(wù)間通訊效勞。2、移植代碼主要是基于ARM的移植代碼，當(dāng)然所有基于C/OS-II V2.52的移植代碼均可在本書提供的C/OS-II微小核上使用?；贏RM的移植代碼位于arm目錄下，

57、分別為OS_CPU_C.C、OS_CPU_a.S、OS_CPU.H和IRQ.INC 4個(gè)文件。(1) OS_CPU_C.C：移植代碼C語(yǔ)言局部；(2) OS_CPU_a.S：移植代碼匯編語(yǔ)言局部；(3) OS_CPU.H：移植代碼頭文件；(4) IRQ.INC：移植代碼與芯片無(wú)關(guān)的中斷處理接口程序。3、配置文件 配置文件是每個(gè)C/OS-II程序必備的文件，而且不同的程序一般不一樣，但大小根本上一樣。配置文件例位于H目錄下，分別為INCLUDES.H和OS_CFG.H文件。(1) INCLUDES.H：核需要的頭文件，對(duì)于特定的移植，一般不需要改變；(2)OS_CFG.H：核配置的頭文件，一般需

58、要根據(jù)程序的需求修改其常量的容。4.2 C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植當(dāng)處理器滿足可移植條件時(shí)，C/OS-II的移植是通過(guò)修改與處理器相關(guān)的3 個(gè)文件OS_CPU. H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C 來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面討論移植條件以及3 個(gè)與處理器相關(guān)文件的修改。1、C/OS-II的移植條件(1)處理器的C 編譯器能產(chǎn)生可重入型代碼；(2)處理器支持中斷，且能產(chǎn)生定時(shí)中斷(通常為10100 HZ)；(3)用C 語(yǔ)言就可以開/關(guān)中斷；(4)處理器能支持一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬件堆棧；(5)處理器有將存放器的容和堆棧指針讀出，并存儲(chǔ)到堆?；虼嬷腥サ闹噶睢3C2440A的核ARM920T

59、 完全能滿足以上移植條件，所以可以在S3C2410A平臺(tái)上移植C/OS-II 操作系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用ARM公司開發(fā)的ADS1.2編譯開發(fā)環(huán)境來(lái)開發(fā)整個(gè)系統(tǒng)。2、OS_CPU. H 的實(shí)現(xiàn)OS_CPU.H 文件包括與處理器相關(guān)的常數(shù)、宏以及類型。因?yàn)樗褂玫奶幚砥魇?2 字長(zhǎng)，采用GCC 編譯器進(jìn)展編譯。GCC 編譯器將整型變量編譯為4 字節(jié)，所以應(yīng)將相關(guān)數(shù)據(jù)類型定義改為：typedef unsigned short INT16U; /*unsigned 16 bit quantity*/typedef signed short INT16S; /*signed 16 bit quantity*/

60、任務(wù)堆棧的數(shù)據(jù)類型聲明：typedef unsigned int OS_STK; /*each stack entry 32 bit wide*/ARM9 的程序狀態(tài)字CPSR 是32 位的存放器，所以定義OS_CPU_SR 如下：typedef INT32U OS_CPU_SR;C/OS-II需要先關(guān)中斷，再處理臨界代碼段，與開/關(guān)中斷相關(guān)的宏定義：#define OS_CRITICAL_METHOD 2#define OS_ENTER_CRITICAL() ARM_Disable_Int()#define OS_E*IT_CRITICAL() ARM_Enable_Int()ARM9 堆棧