基于实时多任务操作系统的蒸汽流量仪的设计.pdfVIP

第２６卷第７期　　　 计算机应用与软件 Ｖｏｌ２６Ｎｏ．７ ２００９年７月　　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ Ｊｕｌ．２００９ 基于实时多任务操作系统的蒸汽流量仪的设计 毕东明　陈章龙　涂时亮 （复旦大学计算机科学与工程系　上海２００４３３） 摘　要　　介绍了一种基于嵌入式实时多任务操作系统的高精度蒸汽流量仪的设计。仪表硬件平台选用ＦｒｅｅｓｃａｌｅＭ６８ＨＣ９０８ＡＺ６０ 单片机，运行自主研发的ＦＤＣＸ０８操作系统，支持现场总线通信。通过引入多任务调度和模块化的软件设计，解决了传统仪表单任 务顺序执行和实时性差的缺点，增强了系统的可靠性和可移植性；蒸汽计算模型使用ＩＡＰＷＳＩＦ９７公式，精度高。 关键词　　实时操作系统　ＭＣＵ　蒸汽流量　ＣＡＮ总线　ＩＡＰＷＳＩＦ９７ ＡＳＴＥＡＭＦＬＯＷＭＥＴＥＲＤＥＳＩＧＮＢＡＳＥＤＯＮＲＥＡＬ ＴＩＭＥＭＵＬＴＩＴＡＳＫＯＰＥＲＡＴＩＮＧＳＹＳＴＥＭ ＢｉＤｏｎｇｍｉｎｇ　ＣｈｅｎＺｈａｎｇｌｏｎｇ　ＴｕＳｈｉｌｉａｎｇ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｄｅｓｉｇｎｏｆｓｔｅａｍｆｌｏｗｍｅｔｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄｒｅａｌｔｉｍｅｍｕｌｔｉｏｐｅｒａｔ ｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｓＦｒｅｅｓｃａｌｅＭＣ６８ＨＣ９０８ＡＺ６０ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｒｕｎｓｕｎｄｅｒｔｈｅａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄＦＤＣＸ０８ＲＴＯＳ，ａｎｄｓｕｐ ｐｏｒｔｓｆｉｅｌｄｂｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｍｕｌｔｉｔａｓｋｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇａｎｄｍｏｄｕｌａｒｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎ，ｉｔｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｓｉｎｇｌｅｔａｓｋｓｅ ｑｕｅｎｃｅｅｘｅｃｕｔｉｎｇａｎｄｐｏｏｒｒｅａｌｔｉｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｅｒｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｔｅａｍｃａｌｃｕｌａ ｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｄｏｐｔｓＩＡＰＷＳＩＦ９７ｆｏｒｍｕｌａ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　Ｒｅａｌｔｉｍｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＲＴＯＳ）　ＭＣＵ　Ｓｔｅａｍｆｌｏｗ　ＣＡＮｂｕｓ　ＩＡＰＷＳＩＦ９７ ０　引　言 １　总体结构设计 在工业生产中，流量是最基本的过程参数之一，直接反映了 该仪表主要由温度、压力传感器、流量传感器、反馈输出电 生产效率和经济效益，需要经常进行测量和控制，以单片机为主 路和二次仪表组成，支持ＣＡＮ总线通信。系统的硬件结构图如 体的智能化流量仪表得到了越来越广泛的应用。传统的仪表， 图１所示。 多采用单任务顺序执行的设计方案，软件是一个无限循环，各模 块构成一个整体，作为一个任务运行，异步事件和时间相关性很 强的关键操作靠中断服务来保证。这种设计方案的优势在于： 程序较为直观，但系统的实时性、稳定性较差，完全依赖于设计 工程师的经验和水平，只要一个模块出错卡住，整个系统工作就 会被打乱，只有等待看门狗进行硬复位。随着生产自动化程度 的提高，对仪表的精度和实时性的要求越来越高，仪表所包含的 功能和软件的复杂性成倍增长，我们通过实地调研发现，采用单 任务机制设计的仪表，当软件复杂性和规模超过一定程度后，在 图１　系统硬件结构图 实际运行中，会出现人机界面响应迟缓，看门狗频繁执行复位操