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1前言
伴隨著電子信息技術(shù)及電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，嵌入式操作系統(tǒng)的運(yùn)用早已深層次到各種商品：智能家居產(chǎn)品、工業(yè)控制系統(tǒng)、航天航空、醫(yī)療、國(guó)防等各種各樣智能化系統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)器設(shè)備。
嵌入式操作系統(tǒng)就是指以運(yùn)用為管理中心，以電子信息技術(shù)為基本，手機(jī)軟件及硬件配置能夠按必須裁剪而且對(duì)作用、可信性、成本有嚴(yán)格管理的專用型計(jì)算機(jī)軟件。其在稱重儀表的運(yùn)用將推動(dòng)稱重儀表的智能化系統(tǒng)、微型化、數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)。
稱重儀表的發(fā)展趨向是高精密、快速響應(yīng)感應(yīng)器的數(shù)據(jù)信號(hào)，可是傳統(tǒng)定義的51單片機(jī)次序程序編寫(xiě)大循環(huán)系統(tǒng)定義，A/D變換釆用終斷、查尋方法，再再加離散變量元器件構(gòu)成系統(tǒng)軟件的延遲等要素，巨大的阻攔了實(shí)用性要求的完成。因而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)根據(jù)SOGSystemOnChip）上面系統(tǒng)軟件的多個(gè)任務(wù)系統(tǒng)軟件智能稱重儀表刻不容緩。
在系統(tǒng)軟件整體規(guī)劃及設(shè)計(jì)階段開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，選用Keil企業(yè)RTX51嵌入式即時(shí)操作系統(tǒng)做為多個(gè)任務(wù)開(kāi)發(fā)工具RTX51Tiny,適用51系列產(chǎn)品的全部繼承型號(hào)。由于RTX51Tiny不但是完全免費(fèi)的，并且功能齊全，能夠靈便的分派硬件配置服務(wù)器資源（CPU,儲(chǔ)存器等）給每個(gè)每日任務(wù)，對(duì)內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)在智能稱重儀表行業(yè)的運(yùn)用具備里程碑式的實(shí)際意義。［1］［2］
2硬件開(kāi)發(fā)
2.1主CPU：
系統(tǒng)軟件的硬件開(kāi)發(fā)釆用英國(guó)Cygnal企業(yè)的C8051F020,C8051F020元器件是徹底集成化的混合通信系統(tǒng)級(jí)MCU集成ic,C8051F020具備64個(gè)數(shù)據(jù)I/O腳位，下邊列岀了一些關(guān)鍵特點(diǎn)：髙速流水線結(jié)構(gòu)的8051適配的CIP-51核心達(dá)到25MIPS飛速非入侵式的在系統(tǒng)軟件調(diào)節(jié)插口；片內(nèi)帶PGA真實(shí)12位100ksps的8通道ADC；仿真模擬多通道電源開(kāi)關(guān)，2個(gè)12位DAC,可編程控制器升級(jí)時(shí)鐘頻率；64K字節(jié)數(shù)可在系統(tǒng)軟件程序編寫(xiě)的FLASH儲(chǔ)存器；4352（4096+256字節(jié)數(shù)的片內(nèi)RAM）；可尋址方式64K字節(jié)數(shù)詳細(xì)地址室內(nèi)空間的外界數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存器插口；硬件配置完成的SPISMBus/FC和2個(gè)UART串行通信；五個(gè)通用性的16位計(jì)時(shí)器；具備五個(gè)捕獲/較為模塊的可編程控制器電子計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器陣列；片內(nèi)看門(mén)狗1計(jì)時(shí)器VDD監(jiān)控器和溫度感應(yīng)器。
具備片內(nèi)VDD監(jiān)控器看門(mén)狗1計(jì)時(shí)器和數(shù)字時(shí)鐘震蕩器的C8051F020是真實(shí)能單獨(dú)工作中的上面系統(tǒng)軟件，全部仿真模擬和數(shù)據(jù)外接設(shè)備均可由客戶固定件配備為也就能或嚴(yán)禁,FLASH儲(chǔ)存器還具備在系統(tǒng)軟件再次程序編寫(xiě)工作能力，可用以非易失性數(shù)據(jù)儲(chǔ)存并容許當(dāng)場(chǎng)升級(jí)；8051固定件片內(nèi)JTAG調(diào)節(jié)電源電路，容許應(yīng)用安裝在最后軟件系統(tǒng)上的商品MCU開(kāi)展非入侵式不占有片內(nèi)資源飛速在系統(tǒng)軟件調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)軟件適用觀查和改動(dòng)儲(chǔ)存器和存儲(chǔ)器，適用中斷點(diǎn)、切入點(diǎn)、單步及運(yùn)作和關(guān)機(jī)指令。在應(yīng)用JTAG調(diào)節(jié)時(shí)，全部的仿真模擬和數(shù)據(jù)外接設(shè)備都可以多功能運(yùn)作，每一個(gè)MCU都可以在工業(yè)生產(chǎn)溫度范圍-45°C至Ij+85°C內(nèi)，應(yīng)用2.7V-3.6V的工作電壓，工作中端口號(hào)I/O/RST和JTAG腳位都允許9V的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)工作電壓。
2.2A/D控制模塊
變換構(gòu)件釆用變換技術(shù)性，真實(shí)的髙速高精密AD轉(zhuǎn)換，采用獨(dú)特優(yōu)化算法及硬件配置解決完成16位之上精密度。
2.3通信控制模塊
標(biāo)準(zhǔn)配備設(shè)計(jì)方案RS232串口通信，便捷與PC機(jī)通信，PC機(jī)上的程序流程釆用VB定編，依據(jù)實(shí)際的機(jī)型修改下位機(jī)的工作中主要參數(shù)。那樣要是將上位機(jī)軟件軟件安裝在筆記本中，能夠便捷當(dāng)場(chǎng)維護(hù)保養(yǎng)、改動(dòng)整定值主要參數(shù)。
2.4顯示信息及電腦鍵盤(pán)控制模塊
選用超低溫液晶顯示屏，自制各種各樣中文字庫(kù)，電腦鍵盤(pán)選用輕按銀漿功能鍵，能夠融入各種各樣溫度標(biāo)準(zhǔn)。
3軟件開(kāi)發(fā)
3.1下位機(jī)開(kāi)發(fā)軟件：
應(yīng)用KeilC51V7.0來(lái)開(kāi)展手機(jī)軟件的撰寫(xiě)和調(diào)節(jié)，所有編碼用C語(yǔ)言進(jìn)行，運(yùn)用Keil適用的RTX51Tiny內(nèi)嵌式即時(shí)操作系統(tǒng)做為專用工具。該操作系統(tǒng)是一個(gè)準(zhǔn)并行處理的多個(gè)任務(wù)自然環(huán)境，和Windows等當(dāng)代操作系統(tǒng)類(lèi)似，便是將CPU的數(shù)字時(shí)鐘切成不大的相等時(shí)間片，隨后分派給每一個(gè)每日任務(wù)，當(dāng)這一每日任務(wù)實(shí)行了給出的時(shí)間片段以后，還沒(méi)完成，則維護(hù)當(dāng)場(chǎng)以后，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)每日任務(wù)實(shí)行，那樣持續(xù)的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)行之，事實(shí)上，同一時(shí)刻只有一個(gè)每日任務(wù)在實(shí)行，可是因?yàn)闀r(shí)間片十分短，一般為十米s量級(jí)，因此相對(duì)性上而言，就等同于好幾個(gè)每日任務(wù)在另外實(shí)行了。RTX51最少方式數(shù)最多可適用16個(gè)每日任務(wù)，非常少的內(nèi)部RAM及ROM,不用拓展外界RAM,它運(yùn)用51內(nèi)部的定時(shí)執(zhí)行0來(lái)造成整點(diǎn)報(bào)時(shí)，能考慮大部分簡(jiǎn)易自動(dòng)控制系統(tǒng)的必須。
運(yùn)用RTX51操作系統(tǒng)的準(zhǔn)并行處理特點(diǎn)，對(duì)每日任務(wù)控制模塊開(kāi)展尺寸適度的劃分，并對(duì)每個(gè)每日任務(wù)間的通訊和延遲開(kāi)展細(xì)心的確定。要強(qiáng)調(diào)的是在RTX51下開(kāi)展多個(gè)任務(wù)程序編寫(xiě)和過(guò)去的次序單任務(wù)程序編寫(xiě)有下列好多個(gè)特別注意的不同之處：
(1)多個(gè)任務(wù)程序編寫(xiě)CPU是輪流實(shí)行每一個(gè)每日任務(wù)，因此能夠?qū)⒚恳粋€(gè)每日任務(wù)設(shè)計(jì)方案成無(wú)限循環(huán)的方式，持續(xù)反復(fù)的開(kāi)展數(shù)據(jù)信息測(cè)算或是瀏覽硬件配置，也不會(huì)危害其他每日任務(wù)的實(shí)行，當(dāng)一個(gè)每日任務(wù)的數(shù)據(jù)信息測(cè)算進(jìn)行以后，能夠根據(jù)os_wait函數(shù)將CPU拿出實(shí)行其他每日任務(wù)；而傳統(tǒng)式的大循環(huán)系統(tǒng)次序單任務(wù)方式卻占有了全部的CPU資源，特別是在靜態(tài)變量多時(shí)，常常得擔(dān)憂是不是實(shí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而不可以立即回應(yīng)外界的多線程惡性事件。
(2)多個(gè)任務(wù)程序編寫(xiě)是沒(méi)有main函數(shù)的，它全自動(dòng)從taskO開(kāi)始循環(huán)系統(tǒng)實(shí)行task1、task2…，下邊得出taskO
和taskl的實(shí)例程序流程：#ineludeviodtask0(void)_task_0(init_system();os_set_slice(l000);os_creat_task⑴；os_wait)
}
voidtask1(void)_task_1(while(l)
〃起動(dòng)M)
os_wait) 〃每日任務(wù)撤出
}
3.2數(shù)字濾波
數(shù)據(jù)收集后的數(shù)字濾波一直是稱重儀表的重要,在文中的軟件開(kāi)發(fā)中，專業(yè)設(shè)計(jì)方案一個(gè)數(shù)字濾波每日任務(wù)，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)收集后的濾波器工作中。歷經(jīng)濾波器后再實(shí)行顯示信息、通信等每日任務(wù)。
文中精確測(cè)量一個(gè)相對(duì)性不會(huì)改變的直流電數(shù)據(jù)信號(hào)及應(yīng)變儀輸出，能夠使用過(guò)釆樣和求平均值技術(shù)改進(jìn)合理屏幕分辨率［3］。
假如一個(gè)秤重設(shè)備務(wù)必精確測(cè)量一個(gè)寬范疇的凈重而另外又要能辨別不大的凈重轉(zhuǎn)變則過(guò)采樣和求平均值能提升精確測(cè)量的合理屏幕分辨率。
對(duì)ADC精確測(cè)量數(shù)據(jù)信息求平均值等額的于一個(gè)降取樣低通濾波器，完成過(guò)采樣和低通濾波器的數(shù)據(jù)信號(hào)分析全過(guò)程一般被稱作刀具半徑補(bǔ)償，從這一實(shí)際意義上說(shuō)使用過(guò)釆樣完成2個(gè)12位ADC碼中間的插值法求平均值的樣版總數(shù)越大則低通濾波器的可選擇性越強(qiáng)插值法的實(shí)際效果就就越好。因而能夠做到16位之上的屏幕分辨率，融入秤重的規(guī)定。
可是因?yàn)檫^(guò)采樣是以放棄時(shí)間來(lái)提升精密度，對(duì)實(shí)用性規(guī)定較高的商品，文中釆用獨(dú)特解決的硬件配置、手機(jī)軟件來(lái)完成，防止了系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)信息創(chuàng)建延遲時(shí)間，能夠在系統(tǒng)要求的延遲內(nèi)做到18位之上精密度，另外考慮釆樣的即時(shí)顯示信息，真實(shí)保證智能稱重儀表的規(guī)定。
3.3溫度補(bǔ)償
因?yàn)楣ぷ鳒囟鹊囊?guī)律性轉(zhuǎn)變，相匹配的感應(yīng)器的精密度受溫度危害很大，文中釆用的SOC自身含有溫度感應(yīng)器，能夠依照工作溫度的轉(zhuǎn)變特點(diǎn)來(lái)自動(dòng)更新精密度糾正指數(shù)，真實(shí)做到智能化系統(tǒng)稱重儀表的作用。重入難題，處理資源矛盾和重入的方式能夠參照有關(guān)參考文獻(xiàn)[4"
本系統(tǒng)軟件具體應(yīng)用證實(shí)：本系統(tǒng)軟件平穩(wěn)靠譜，實(shí)用性比釆用傳統(tǒng)式C51程序編寫(xiě)更為優(yōu)異，可信性高些。本系統(tǒng)軟件在SOC單片機(jī)設(shè)計(jì)上釆用了RTX51嵌入式操作系統(tǒng)，在智能稱重儀表主要用途具備一定的超前的實(shí)際意義。

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