嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例-文庫(kù)吧
2025-09-15 16:39 本頁(yè)面
【正文】 CPU資源使用 80%,預(yù)留未來(lái) 增加的空間 ? 該平臺(tái)需要完善嗎 ?一個(gè)良好的平臺(tái)比一個(gè)需要完善的平臺(tái)要便宜得多 ? 平臺(tái)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 (是否能夠提供用戶開(kāi)發(fā)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ) ? 平臺(tái)支持那些通訊協(xié)議 (如 .平臺(tái)平臺(tái)是否支持 TCP/IP, HTTP, UDP等 ) 挑選操作系統(tǒng)和硬件 15 ? 現(xiàn)在可用的數(shù)控系統(tǒng)有單個(gè) CPU,兩個(gè) CPU,三個(gè) CPU ? 高檔數(shù)控一般采用兩個(gè) CPU實(shí)現(xiàn)，更有甚者采用三個(gè)CPU，我們這個(gè)項(xiàng)目為中低檔數(shù)控，單個(gè)處理器可以實(shí)現(xiàn) ? Arm7的性能滿足系統(tǒng)的需要，同時(shí)由于需要 IO的實(shí)現(xiàn)，以及伺服電機(jī)的控制，所以采用 ARM7+FPGA的結(jié)構(gòu) 。 ? ARM芯片價(jià)格低廉。 選擇處理器 — 數(shù)控系統(tǒng)處理器 16 操作系統(tǒng)平臺(tái)的選取 ? 通用操作系統(tǒng) ? (window unix/linux)本質(zhì)上是不可預(yù)測(cè)的，導(dǎo)致實(shí)時(shí)處理的不可靠性（即使是相對(duì)較慢，計(jì)算簡(jiǎn)單的任務(wù)）。通用系統(tǒng)都是多任務(wù)系統(tǒng)，意味著它們?cè)试S計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行幾個(gè)進(jìn)程。它們通過(guò)分時(shí)技術(shù)允許多個(gè)任務(wù)并發(fā)，在所有活動(dòng)任務(wù)間分配資源。分時(shí)的一個(gè)直接后果是實(shí)時(shí)精度不能保證， ? 很多時(shí)候，程序員使用軟件中斷滿足任務(wù)的最后期限，這就是強(qiáng)迫操作系統(tǒng)在一個(gè)給定的時(shí)間響應(yīng)中斷并提供服務(wù)，然而由于中斷的分辨率很低（如 linux是 100hz），這個(gè)方法只在任務(wù)實(shí)時(shí)性較低的情況下使用（也就是說(shuō)任務(wù)的速率比中斷的速率還要低）。還有就是對(duì)操作系統(tǒng)底層的修改，如提高中斷頻率，改變?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)等方法可以提高一些操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)精度，但是這樣的改變對(duì)操作系統(tǒng)的性能有一定的損壞。 17 ? 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ? 專用實(shí)時(shí)系統(tǒng) VxWorks ， Window CE QNX ， REAL/IX等。 RTOS費(fèi)用很高， ? 開(kāi)放源碼的實(shí)時(shí)系統(tǒng) rtai ,rtlinux ucos ? DOS，許多控制系統(tǒng)包括數(shù)控系統(tǒng)仍然使用 DOS。 DOS之所以能夠保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，只是因?yàn)樗皇嵌嗳蝿?wù)系統(tǒng) ——它每次只執(zhí)行一個(gè)任務(wù)。 DOS只專注于一個(gè)任務(wù)，這樣可以保證任務(wù)的實(shí)時(shí)性。 操作系統(tǒng)平臺(tái)的選取 18 ucosII的理由 ? ucosII是個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng) ? 是個(gè)開(kāi)放源碼－－降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，如果選擇專業(yè)操作系統(tǒng)，費(fèi)用高 ? 有強(qiáng)有力的支持（這一點(diǎn)是選擇這個(gè)系統(tǒng)很重要的原因） 操作系統(tǒng)平臺(tái)的選取 19 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) ?定義系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ?定義軟件總體結(jié)構(gòu) ?軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) ?定義軟件模塊 ?任務(wù)設(shè)計(jì) 20 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－定義系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 數(shù)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ?采用處理器設(shè)計(jì)模式 ?系統(tǒng)采用單一處理器結(jié)構(gòu) ARM ?系統(tǒng) ARM+FPGA實(shí)現(xiàn)整個(gè)硬件系統(tǒng) 21 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－定義軟件總體結(jié)構(gòu) ? 數(shù)控系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu) ?軟件采用任務(wù)設(shè)計(jì)模式和功能協(xié)調(diào)模式相結(jié)合的軟件結(jié)構(gòu) ?任務(wù)內(nèi)部采用有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)模式 22 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) ? 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) ? 一旦軟件結(jié)構(gòu)確定了，硬件和軟件工作組在一起工作確定軟件和相關(guān)的功能。 ? 這個(gè)過(guò)程是指軟件和硬件工作組一起工作定義最終系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .這是一個(gè)迭代的過(guò)程，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變有時(shí)會(huì)改變軟件和硬件的結(jié)構(gòu) . 23 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－定義軟件模塊 ? 定義軟件模塊 ? 確定系統(tǒng)需要支持的所有功能 . ? 基于實(shí)現(xiàn)的工作類型分組 .把執(zhí)行同一功能的模塊歸為一個(gè)任務(wù) .例如人機(jī)界面，譯碼，插補(bǔ)，伺服等 . 24 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)模塊 ? 數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)模塊 ? 人機(jī)界面－顯示，操作，控制功能 ? 譯碼模塊－把數(shù)控代碼翻譯成可識(shí)別的結(jié)構(gòu) ? 插補(bǔ)模塊－把數(shù)據(jù)點(diǎn)細(xì)化 ? 伺服模塊－生成脈沖指令控制電機(jī) ? 總控模塊－協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的關(guān)系 ? 邏輯模塊－處理 IO口 25 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)模塊 OSTaskCreate(Frame_Task, (void *)0, (OS_STK *)amp。Frame_Task_Stack[STACKSIZE1], CNC_Frame_Task_Pri)。// 1 OSTaskCreate(Interp_Task, (void *)0, (OS_STK *)amp。Interp_Task_Stack[STACKSIZE1], CNC_Interp_Task_Pri)。// 1 OSTaskCreate(Decode_Task, (void *)0, (OS_STK *)amp。Decode_Task_Stack[STACKSIZE1], CNC_Decode_Task_Pri)。// 1 OSTaskCreate(Display_Task, (void *)0, (OS_STK *)amp。Display_Task_Stack[STACKSIZE1], CNC_Display_Task_Pri)。// 1 OSTaskCreate(Logic_Task, (void *)0, (OS_STK *)amp。Logic_Task_Stack[STACKSIZE1], CNC_Logic_Task_Pri)。// 1 26 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－任務(wù)設(shè)計(jì) ? 數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)設(shè)計(jì)指南 ?不要引入很多狀態(tài)使設(shè)計(jì)復(fù)雜化 . ?不要使用太少的狀態(tài)使設(shè)計(jì)復(fù)雜化 . ?使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義簡(jiǎn)單 . ?處理存儲(chǔ)越界的情況 . ?考慮所有定義的場(chǎng)景 . ?確保所有分配的資源在結(jié)束時(shí)釋放 . ?考慮使用層次狀態(tài)機(jī)簡(jiǎn)化狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì) . 27 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)－任務(wù)設(shè)計(jì) ? 選擇任務(wù)類型 ?單個(gè)狀態(tài)機(jī) ?多個(gè)任務(wù) ?
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