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作者:王传申 奚冠巍 何 源 发布时间:2012-08-03 12:32:26 来源: 繁体版
摘要:随着单片机应用的扩展,原有的编程思想难以满足复杂多任务系统的要求,为此将操作系统引入单片机软件设计。文章在用户专用键盘软件开发中引入PTX51实时操作系统,介绍了整个系统的任务分配,分析了各个任务的运行机制,并

摘要:随着单片机应用的扩展,原有的编程思想难以满足复杂多任务系统的要求,为此将操作系统引入单片机软件设计。文章在用户专用键盘软件开发中引入PTX51实时操作系统,介绍了整个系统的任务分配,分析了各个任务的运行机制,并给出流程图及主要程序代码。通过采用RTX51实时操作系统,不仅提高了软件开发效率,而且控制方案更加科学合理。v9v自动化在线网
关键词:RTX51;多任务;单片机;软件设计v9v自动化在线网
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0 引言v9v自动化在线网
    传统的用户专用键盘单片机软件采用结构化设计方法,主程序循环执行,依次完成按键扫描、按键处理、串口命令接收、串口命令处理等任务。由于任务的数量少,并且每个任务执行的操作简单,此种设计可以使得软件较好地满足功能要求。但仔细分析,会发现程序一些可以改进的地方,如:执行时间短的任务不得不排队等待执行时间长的任务的完成。此外,如果用户的设计要求发生变化(如:专用键盘功能增加、按键数量增多、串口协议复杂化等),原有的编程思想将很难满足要求,程序因此无法进行移植升级而不得不重新开发。v9v自动化在线网
    基于RTX51实时操作系统进行单片机软件设计,可以真正做到各任务并行执行,同时,由于程序结构更加科学合理,可以方便地实现修改升级,以满足功能较多的设计要求。v9v自动化在线网
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1 用户专用键盘简介v9v自动化在线网
    用户专用键盘多使用在工业控制场合,它由按键和指示灯组成,对外采用RS232接口,当某个按键按下时,键盘将命令(码值)发送计算机,同时,键盘接收来自计算机的命令(码值)点亮(熄灭)某个指示灯,以指示系统工作状态,从而实现快速人机交互。用户专用键盘硬件原理框图如图1所示。v9v自动化在线网

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    图中,可编程逻辑芯片实现单片机输出接口扩展,其内部包含多个输出锁存器。工作时,单片机输出的地址信号经可编程芯片内部译码器译码产生片选信号,使能不同的输出锁存器,将数据信号输出控制各个指示灯的亮/灭。v9v自动化在线网
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2 RTX51实时操作系统介绍v9v自动化在线网
    RTX51是德国Keil公司开发的一种应用于MCS51系列单片机的实时多任务操作系统,它有两个版本,RTX51 Full和RTX51 Tiny,本文采用v9v自动化在线网
RTX51 Tiny进行软件设计。RTX51 Tiny是一个很小的内核,完全集成在Keil C51编译器中,它可以很容易地运行在没有扩展外部存储器的单片机系统上,并且仅占用800字节左右的程序存储空间。v9v自动化在线网
    RTX51 Tiny允许最大16个任务循环切换,在实现上,它采用时间片轮转算法,系统每次调度时,把CPU分配给一个就绪的任务,并令其执行一个时间片,构成微观上轮流运行、宏观上并行执行的多任务效果。RTX51 Tiny支持任务间的信号传递,还能并行地利用中断功能。v9v自动化在线网
    RTX51 Tiny的用户任务主要具有以下几个状态:v9v自动化在线网
    ·运行(RUNNING):任务正处于运行中。同一时刻只有一个任务可以处于“RUNNING”状态。v9v自动化在线网
    ·准备好(READY):等待运行的任务处于“READY”状态。在当前运行的任务退出运行状态后,就绪队列中的任务根据调度策略被调度执行,进入到运行状态。v9v自动化在线网
    ·等待(BLOcKED):等待一个事件的任务处于“BLOCKED”状态。如果等待的事件发生,则此任务进入“READY”状态,等待被调度。v9v自动化在线网
    RTX51 Tiny内核用以下事件进行任务问的通信和同步:v9v自动化在线网
    ·超时(TIMEOUT):由OS-wait函数调用引发的时间延时,持续时间可由定时节拍数确定。带有TIMEOUT值调用OS-it函数的任务将被挂起,直到延时结束,才返回到“READY”。v9v自动化在线网
    ·间隔(INTERVAL):由OS-wait函数调用引发的时间间隔,其间隔时间可由定时节拍数确定。带有INTERVAL值调用wait函数的任务将被挂起,直到间隔时间结束,然后返回到READY状态。与TIMEOUT不同的是,任务的节拍计数器不复位,典型应用是产生时钟。v9v自动化在线网
    ·信号(SIGNAL):系统定义的位变量,可以由系统函数置位或清除。可以调用OS-wait函数暂停一个任务并等待从另一任务发出的信号,这可以用于协调两个或更多的任务。如果某个任务在等待一个信号并且信号标志为0,则在收到这个信号之前,这个任务将一直处于挂起状态。如果信号标志已经被置1,则当任务查询信号时,信号标志会被清除,任务将可以被继续执行。v9v自动化在线网
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3 用户专用键盘软件设计v9v自动化在线网
3.1 任务分配v9v自动化在线网
    根据前面对用户专用键盘功能的描述,它主要实现以下两个功能:v9v自动化在线网
    (1)按键处理;v9v自动化在线网
    (2)串口数据处理。v9v自动化在线网
    其中功能(1)又可细分为以下三个任务:v9v自动化在线网
    任务1:按键状态扫描;v9v自动化在线网
    任务2:按键码值查询;v9v自动化在线网
    任务3:串口发送;v9v自动化在线网
    同样,功能(2)也可细分为以下两个任务:v9v自动化在线网
    任务4:串口接收;v9v自动化在线网
    任务5:串口数据处理;


 基于RTX51实时操作系统的用户专用键盘软件设计
  
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