基于μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的研究及其在测控系统中的应用

摘要

嵌入式技术是目前电子产品设计领域最为热门的技术之一,应用嵌入式操作系统的嵌入式系统设计已成为当前研究的热点,嵌入式系统在工业控制、消费电子等领域的应用范围不断扩大,使用嵌入式技术的数字机床、智能工具、工业机器人、服务机器人正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。目前,各种各样的的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过了通用计算机。本课题的目的是通过对μC/OS-II嵌入式实时操作系统的研究,掌握嵌入式实时操作系统的使用与开发技术,使其更好的应用于计算机测控领域。
　　本文首先以嵌入式实时操作系统μC/OS-II的2.52版本为基础,研究了嵌入式操作系统的工作原理、移植方法以及嵌入式系统的开发设计流程。在此基础上,就当前工业控制领域比较流行的三种典型芯片进行了移植测试。这三种芯片分别是:Cygnal公司的8位SOC芯片C8051F041、TI公司生产的16位DSP芯片TMS320LF2407以及Philips公司生产的ARM7系列的32位芯片LPC2114。针对三种芯片分别搭建了各自的硬件平台并实现了μC/OS-II在这三种芯片上的移植,测试结果正确,系统移植成功。
　　其次,本文设计了基于μC/OS-II的ModBus-DeviceNet协议转换器。系统硬件使用了AVR系列单片机Atmega128,采用了SJA1000CAN控制器和TJA1050CAN收发器。系统软件设计使用了μC/OS-II嵌入式实时操作系统。在此基础上,提出了ModBus转换DeviceNet协议的一种方法。并给出了ModBus通信协议中的典型数据,根据DeviceNet协议结构,设计了DeviceNet的通信协议,系统已经过试验,运行良好。
　　最后,针对工业色谱仪中对管道压力的检测控制要求,设计了压力检测控制器,在该控制器中,采用CAN现场总线,同时使用了Cygnal公司生产的集成有CAN控制器的C8051F041芯片,完成了系统的硬件设计。软件设计使用了μC/OS-II嵌入式实时操作系统。编写了底层硬件驱动程序以及上层应用程序,从而完成了整个压力控制器的设计。该控制器处于测试阶段,目前运行良好。

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1绪论

1.1嵌入式实时操作系统的发展现状

1.2μC/OS-II嵌入式实时操作系统在国内外的发展及应用

1.3论文研究的背景及意义

1.4论文的主要研究内容

2μC/OS-II实时操作系统的内核分析

2.1μC/OS-II系统构成

2.2μC/OS-II源代码分析及运行机理

2.3基于μC/OS-II系统的嵌入式系统设计方法及移植

3μC/OS-II实时操作系统在几种典型微处理器上移植

3.1μC/OS-II在8位处理器C8051F041上的移植及应用

3.2μC/OS-II在DSP芯片TM320LF2407上的移植及应用

3.3μC/OS-II在ARM芯片LPC2114上的移植及应用

4 基于μC/OS-II的ModBus-DeviceNet协议转换器设计

4.1协议转换器的开发背景

4.2系统硬件设计

4.3系统软件设计

5μC/OS-II实时操作系统在压力测控系统中的应用

5.1背景介绍及功能需求分析

5.2系统硬件设计

5.3系统软件设计

5.4系统测试

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果