4. 實際應(yīng)用舉例

既然在μC/OS-Ⅱ下沒有統(tǒng)一的設(shè)備驅(qū)動接口，系統(tǒng)對硬件的控制是通過一些對硬件操作的函數(shù)來完成的。下面以在μC/OS-Ⅱ?qū)崟r內(nèi)核下驅(qū)動程序讀取A/D的三種方法，分析在實際的工程實踐中μC/OS-Ⅱ設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計和實現(xiàn)，以及在設(shè)計過程中應(yīng)注意的一些問題。

以一個單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，硬件環(huán)境基于C8051F015單片機。A/D轉(zhuǎn)換是單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要組成部分，實時內(nèi)核下A/D驅(qū)動程序的實現(xiàn)過程主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間。我們首先比較和分析μC/OS-Ⅱ下A/D采樣數(shù)據(jù)的三種方法;其次介紹C8051F015單片機A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的配置及特點;最后，在μC/OS-II內(nèi)核移植到8位單片機C8051F015的基礎(chǔ)上，介紹編寫A/D驅(qū)動程序的一般思路和方法。

4.1 μC/OS-II實時內(nèi)核下的A/D讀取方法

實時內(nèi)核下，驅(qū)動程序采用什么方法讀取A/D采樣數(shù)據(jù)是首先考慮的問題。許多因素將影響讀取A/D，如A/D的轉(zhuǎn)換時間、模擬值的轉(zhuǎn)換頻率、輸入通道數(shù)等，但最主要的是取決于A/D的轉(zhuǎn)換時間。典型的A/D轉(zhuǎn)換電路由模擬多路復(fù)用器(M U X)、放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)三部分組成。下面描述讀取A/D的三種方法。

圖1所示的是第1種讀取方法。假設(shè)A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間較慢(5ms以上)，應(yīng)用程序調(diào)用圖1所示的驅(qū)動程序，并傳遞要讀取的通道。驅(qū)動程序通過M U X選擇要讀取的模擬通道(①)開始讀。轉(zhuǎn)換前，延時幾μs以便使信號通過M U X傳遞，并使之穩(wěn)定下來。接著，ADC被觸發(fā)開始轉(zhuǎn)換(②)。然后驅(qū)動程序延時一段時間以完成轉(zhuǎn)換(③)。延時時間必須比ADC轉(zhuǎn)換時間長。最后驅(qū)動程序讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果(④)，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果返回到應(yīng)用程序(⑤)。

圖2所示的是第2種讀取方法。當(dāng)模擬轉(zhuǎn)換完成后，ADC產(chǎn)生的一個中斷信號。若ADC轉(zhuǎn)換完成，ISR給信號量發(fā)一個信號(⑤)，通知驅(qū)動程序，ADC已經(jīng)完成轉(zhuǎn)換。如果ADC在規(guī)定的時限內(nèi)沒有完成轉(zhuǎn)換，信號量超時(③)，則驅(qū)動程序不再等待下去。驅(qū)動程序和中斷服務(wù)子程序(ISR)的偽代碼如下：

ADRd(ChannelNumber)

{

選擇要讀取的模擬輸入通道;

等待A M U X 輸出穩(wěn)定;

啟動A D C 轉(zhuǎn)換;

等待來自ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷產(chǎn)生的信號量;

if (超時){

*err=信號錯誤;

return;

} else {

讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果并將其返回到應(yīng)用程序 ;

}

}

ADCoversion Complete ISR{

保存全部CPU 寄存器; /* 將CPU的PSW、ACC、 B、

DPL、DPH及Rn入棧*/

通知內(nèi)核進入ISR(調(diào)用OSIntEnter()或OSIntNesTIng直接加1);

發(fā)送A D C 轉(zhuǎn)換完成信號; /* 利用μC/OS-II內(nèi)核的

OSSemPost()*/

通知內(nèi)核退出ISR(調(diào)用OSIntExit());

恢復(fù)所有CPU 寄存器; /* 將CPU 的PSW、ACC、B、DPL、DPH及Rn出棧*/

執(zhí)行中斷返回指令(即RETI);

}

在這種方法里，要求ISR執(zhí)行時間與調(diào)用等待信號的時間之和為A/D轉(zhuǎn)換時間。

如果A/D轉(zhuǎn)換時間小于處理中斷時間與等待信號所需的時間之和，則可以用第三種方法。如圖3所示，前兩步(①②同以上兩種方法)結(jié)束后，驅(qū)動程序接著在一個軟件循環(huán)中等待(③)ADC直到完成轉(zhuǎn)換。在循環(huán)等待時，驅(qū)動程序檢測ADC的狀態(tài)(BUSY)信號。如果等待時間超過設(shè)定的定時值(軟件定時)，則結(jié)束等待循環(huán)(循環(huán)等待超時)。如果在循環(huán)等待中，檢測到ADC發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號(BUSY)時，驅(qū)動程序讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果(④)并將結(jié)果返回到應(yīng)用程序(⑤)。

驅(qū)動程序偽代碼如下：

ADRd(ChannelNumber){

選擇要讀取的模擬輸入通道;

等待A M U X 輸出穩(wěn)定;

啟動A D C 轉(zhuǎn)換;

啟動超時定時器;

while (ADC Busy & Counter??0);/* 循環(huán)檢測 */

if (Counter==0){

*err=信號錯誤;

return;

} else {

讀取ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果并將其返回到應(yīng)用程序 ;

}

}

A/D 轉(zhuǎn)換速度快，這種驅(qū)動程序的實現(xiàn)是最好的。