一種基于TMS320F2812的實時多任務控制系統(tǒng)軟件設計方法的研究

1、jdNbk論文發(fā)表專家一駆駆中國學木期刊網(wǎng)中國學木期刊網(wǎng).q i kanwangPnel一種基于TMS320F2812 勺實時多任務控制系統(tǒng)軟件設計方法的研究摘要：本文提出了基于tms320f2812設計實時多任務控制系統(tǒng)軟件的一種設計方法，即綜合利用tms320f2812的中斷系統(tǒng)、cpu定 時器及程序切割法，將控制系統(tǒng)中實時性要求相對較低、執(zhí)行周期 相對較長的子程序切割為幾部分合理有序的安排在cpu空閑時間段執(zhí)行，保障關鍵子任務的實時性。本方法已在某型微型燃機控制系 統(tǒng)中得到了成功應用。關鍵詞：實時多任務控制系統(tǒng)tms320f2812中斷 定時器 程序切割法中圖分類號：tn 79文獻標識碼

2、：a文章編號:1007-9416(2011)12-0137-02控制系統(tǒng)一般需要并行執(zhí)行多個子任務，如模擬量數(shù)據(jù)采集、開 關量輸入掃描、數(shù)據(jù)存儲、pid控制計算、模擬量輸出、開關量輸 出、串口通訊等。對于單核處理器來說，同時執(zhí)行多個子任務是不 可能的，只能是以極快的速度按照任務的輕重緩急順序完成各個子 任務，使其看起來像是同時在執(zhí)行。對于不同的子任務有著不同的實時性要求。對于某型微型燃機控 制系統(tǒng)來說，其pid控制子程序要求20ms調用1次，而串口通訊 子程序，則要求500ms才調用1次，但調用1次其執(zhí)行的時間卻大 于實時性要求較高的pid控制子程序的調用周期20ms即一旦開始 執(zhí)行串口通訊子

3、程序，pid控制子程序將無法按要求的時間間隔被醫(yī)一論文發(fā)袤專家一J中國黠斛網(wǎng)中國黠斛網(wǎng)fwww.qikanwang. nel調用執(zhí)行對于一個實時多任務控制系統(tǒng)，應根據(jù)子任務不同的實時性要求來調用各個子程序，使其即使在最惡劣的情況下也能夠被 實時執(zhí)行。所謂實時，是指信號的輸入、計算、存儲和輸出都要在一定的時 間范圍內(nèi)完成，亦即計算機對輸入信息，以足夠快的速度進行控制，超出了這個時間，就失去了控制的時機，控制也就失去了意義1。所謂多任務，是指控制系統(tǒng)需要并行執(zhí)行多項工作。如何使長執(zhí)行周期的子程序（如串口通訊）得到完整執(zhí)行，又能 保證高實時性的子程序（如pid控制）被及時調用，這是設計實時 多任務控

4、制系統(tǒng)軟件的一個關鍵問題。tms320f2812是一款用于控制的高性能、多功能、高性價比的32位定點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)的馮諾依曼結構，采用了先進的哈佛 總線結構，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域得到了廣泛的應用?；趖ms320f2812設計實時多任務控制系統(tǒng)軟件，綜合利用其3級中斷系統(tǒng)、片內(nèi)32位cpu定時器以及ti專為定點處理器設計的 快速浮點運算函數(shù)庫iqmath,使用以程序切割為核心的程序設計方 法設計實時控制程序，能夠開發(fā)出滿足某型微型燃機控制

5、要求的實 時多任務控制系統(tǒng)軟件。1、中斷系統(tǒng)在實時多任務控制系統(tǒng)中的應用 論文發(fā)表專家一J中國學木期刊中國學木期刊網(wǎng)網(wǎng)Pwwvv .q ikanwang .net中斷的靈活使用不僅能夠實現(xiàn)最高級別實時子程序的調用，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級中斷，分別為外設級、pie級以 及cpu級，如圖1所示。對于某一個具體的外設中斷請求，任意一 級的不許可，cpu最終都不會執(zhí)行該外設中斷3。在微型燃機控制系統(tǒng)中，故障報警、緊急停機等緊急事件可以利 用中斷觸發(fā)其相應的處理程序被立即執(zhí)行，滿足其對實時性的最高 要求。2、程序切割法正如引言中所提到的，一旦長執(zhí)行時間的子程序被主程序調用，調用周期較短的子程序將不能夠按設計要求被及時調用，從而影響 控制器的控制性能及響應事件的實時性。我們以微型燃機控制系統(tǒng)pid控制子程序和串口通訊子程序為例 進行研究說明。系統(tǒng)要求每20ms調用1次pid控制子程序，執(zhí)行1次pid控制子程序的時間大約為2ms串口通訊子程序為每500ms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 序調用執(zhí)行，在其執(zhí)行完畢前pid控制子程序將無法被調用。 如何 既能夠使串口通訊子程序被執(zhí)行， 又能使pid控制子程序按設計要 求的20ms調用周期被實時調用？注意