【正文】 學(xué)號(hào)： 06437107 常 州 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（2010屆）題 目 μC/OSII下溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 王 彥 婕 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 通信061 校內(nèi)指導(dǎo)教師 萬(wàn) 軍 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講 師 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二○一○年六月μC/OSII下溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也獲得廣闊的發(fā)展空間，前嵌入式技術(shù)已成為通信和消費(fèi)類產(chǎn)品的主流技術(shù)。μC/OSII是專為微控制器系統(tǒng)和軟件開(kāi)發(fā)而設(shè)計(jì)的公開(kāi)源代碼的搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，和linux等其他實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)， 最小內(nèi)核可編譯至 2KB 。本文詳細(xì)闡述了監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件包括電源模塊、顯示模塊、溫度采集模塊、超限報(bào)警模塊、按鍵控制模塊、JTAG電路和主處理芯片。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)首先完成μC/OSII嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植，并設(shè)計(jì)了4個(gè)任務(wù)，分別是溫度檢測(cè)任務(wù)、顯示任務(wù)、報(bào)警設(shè)置任務(wù)和按鍵任務(wù)4個(gè)任務(wù)組成。檢測(cè)任務(wù)采集溫度送至控制器。顯示任務(wù)實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)顯示。報(bào)警設(shè)置任務(wù)設(shè)置溫度上限和下限，如果超出限值則報(bào)警。系統(tǒng)移植μC/OSII嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)成功，按鍵響應(yīng)及時(shí)，溫度顯示清晰穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：μC/OSII； DS18B20；溫度監(jiān)控；STM32F103CBT6μC / OSII Temperature Monitoring SystemAbstract：With the information, intelligence, network development, embedded systems technology has won broad space for development. the former munications and embedded technology has bee mainstream consumer products. μC / OSII is designed for microcontroller system and open source software designed for preemptive multitasking realtime operating system with other realtime operating systems such as linux with the implementation of high efficiency, small footprint, realtime performance and superior scalability and so on. the minimum core can be piled from 2KB. This paper describes the structure and position of the monitoring system software and hardware design. System hardware including power modules, display module, temperature data acquisition module, limit alarm module, key control module, JTAG circuit and the main processing chip. System software design to plete the μC / OSII realtime embedded operating system migration. Second, the design of the four tasks namely the temperature detection task, showing task, Alarm set task and key tasks 4 tasks. The task of collecting temperature sent to the controller detected. The task of achieving realtime display shows temperature. Warning establishment duty establishment temperature maximum and minimum value, if surpasses the limiting value to report to the police. System Migration μC / OSII realtime embedded operating system, the success of key response time, clear and stable temperature display.Keywords: μC / OSII。 DS18B20。 temperature monitoring。 STM32F103CBT6目次 III1 引言 12嵌入式 3 3 3 3 4 5 嵌入式操作系統(tǒng) 5 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 5 μC/OSII 嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 6 嵌入式系統(tǒng)編程語(yǔ)言的選擇 83 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 9 10 11 11 11 12 DS18B20概述 12 13 14 164系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17 μC/OSII 的移植 17 19 實(shí)時(shí)任務(wù)的編寫(xiě) 19 20 20 21 21 板級(jí)庫(kù)文件的設(shè)計(jì) 21 KeyTask()函數(shù) 21 ShowTask()函數(shù) 23()函數(shù) 25 ()函數(shù) 255系統(tǒng)調(diào)試 266 總結(jié) 29參 考 文 獻(xiàn) 30致 謝 31III常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1 引言嵌入式系統(tǒng)開(kāi)始于20世紀(jì)80年代單片機(jī)使用。現(xiàn)在已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，且與人們的人常生活密不可分，給人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大的方便，雖然普通的單片機(jī)的功能強(qiáng)大，從信號(hào)采集、處理到傳輸都能由嵌入式系統(tǒng)完成。但是，隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，許多電子設(shè)備需要聯(lián)網(wǎng)和更智能化，更強(qiáng)的計(jì)算能力，比如音頻、視屏的數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸；豐富的圖形界面等，因此，嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)用更為廣泛。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，芯片的制造成本大大降低，而功能卻更加強(qiáng)大，16位和32位的嵌入式微處理器逐漸成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流。但是，只有嵌入式微處理器是不夠的，還需要有一個(gè)運(yùn)行于嵌入式微處理器上的操作系統(tǒng)。其收入是操作系統(tǒng)要有良好的可移植性，能夠用在根據(jù)應(yīng)用要求選擇的微處理器中。當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)(單片機(jī))集成越來(lái)越多資源，內(nèi)部存儲(chǔ)資源日益豐富，用戶不需要擴(kuò)充資源就可以完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，不僅是開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品小巧美觀，同時(shí)系統(tǒng)也更加穩(wěn)定，目前該方向既是發(fā)展為SOC(片上系統(tǒng))。而且其抗干擾能力加強(qiáng)，使得它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場(chǎng)前景。再次嵌入式系統(tǒng)（單片機(jī)）提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得寶貴的時(shí)間。隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展在線仿真變得容易。用戶一旦開(kāi)發(fā)一個(gè)比較大的系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)調(diào)試變得非常復(fù)雜，同時(shí)由于嵌入式系統(tǒng)（單片機(jī)）資源有限，不能像PC一樣直接調(diào)試自己的軟件，于是出現(xiàn)了品種繁多的專業(yè)仿真器，為用戶的開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)大功能，加速了開(kāi)發(fā)過(guò)程，降低了開(kāi)發(fā)難度，同時(shí)這類仿真器也給中小型用戶帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，目前已經(jīng)有公司推出了可以在線調(diào)試的嵌入式系統(tǒng)（單片機(jī)）這類嵌入式系統(tǒng)（單片機(jī)）采用標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，JTAG是一種標(biāo)準(zhǔn)（IEEE ），視為測(cè)試芯片而制定的，目的是用TCK、TDI、TD0和TMS四個(gè)信號(hào)來(lái)測(cè)試芯片的內(nèi)部狀態(tài)，為什么測(cè)試芯片還需要專門(mén)制定標(biāo)準(zhǔn)呢？這是因?yàn)閺?fù)雜的芯片引腳太多，特別是還有些芯片一旦安裝到多層電路板上就無(wú)法看到引腳，更不要說(shuō)測(cè)量了，這時(shí)候就可以在計(jì)算機(jī)軟件的支持下通過(guò)JATA接口，對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)量，如果各個(gè)公司的芯片都符合該標(biāo)準(zhǔn)，就可以將各個(gè)芯片的JTAG口串聯(lián)起來(lái)（又稱菊花鏈），無(wú)論是在電路板上有多少芯片，只需要4個(gè)引腳，就可以測(cè)量電路板上的所有芯片。既然可以測(cè)量芯片，當(dāng)然可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入芯片，在可編程邏輯器件的數(shù)據(jù)下載中也使用了JTAG接口，出現(xiàn)了在系統(tǒng)編程（ISP）的概念，也就是就是可編程邏輯器件安裝到了系統(tǒng)中，也可以對(duì)其內(nèi)部電路進(jìn)行修改，JTAG技術(shù)和EDA軟件的進(jìn)步，使可編程邏輯器件的開(kāi)發(fā)與使用得到快速的發(fā)展。隨著單片機(jī)的發(fā)展，人們對(duì)事物的要求越來(lái)越高，單片機(jī)的應(yīng)用軟件技術(shù)也發(fā)生了巨大的變化，從最初的匯編語(yǔ)言，開(kāi)始演變到C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，不但增加了語(yǔ)言的可讀性，結(jié)構(gòu)性，而且對(duì)于跨平臺(tái)的移植也提供了方便，另外一些復(fù)雜的系統(tǒng)開(kāi)始在單片機(jī)上采用操作系統(tǒng)，一些小的RTOS等，一方面加速了開(kāi)發(fā)人員的開(kāi)發(fā)速度，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，另外也為更復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)提夠了可能。當(dāng)前比較流行的RTOS有：WINCE、uCLinux、Linux、μC / OSII等等。目前低端定位的單片機(jī)仍然走俏，但高端的單片機(jī)(微處理器)卻是風(fēng)起云涌，SOC 技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用中包含了硬件(HW)、硬件加軟件(HW+SW)、固件(FW)3 個(gè)層次。這3 個(gè)層次也可以說(shuō)是現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用的3 個(gè)發(fā)展階段。自1997 年以來(lái)，電子技術(shù)應(yīng)用又增加了一個(gè)新的層次——片上系統(tǒng)(SOC)層次。SOC 技術(shù)概念和應(yīng)用技術(shù)層次的出現(xiàn)，標(biāo)志著現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入了SOC 階段。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者使用ARM 32位CortexM3為核心的STM32F103CBT6芯片移植μC / OSII操作系統(tǒng)，各種外界擴(kuò)展I/O口實(shí)現(xiàn)在操作系統(tǒng)上多任務(wù)實(shí)時(shí)任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行。2嵌入式 “嵌入式系統(tǒng)”是指將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)硬件集成在一起的系統(tǒng)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，所謂嵌入式系統(tǒng)就是用戶自己開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)電路板，電路板上有微處理器和各種芯片，其軟件部分常常下載在ROM或Flash中，工作方式類似于BIOS。符合以上定義的嵌入式系統(tǒng)的第一個(gè)產(chǎn)品直到1971年以后才出現(xiàn)，這一年Inter發(fā)布了世界上第一塊微處理器，4004，主要被日本Busi公司用來(lái)生產(chǎn)上用的計(jì)算機(jī)。1969年，Busi請(qǐng)Inter為他們的每一種新式計(jì)算機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且設(shè)計(jì)了一種用在所有型號(hào)上的通用電路。這個(gè)通用處理器被設(shè)計(jì)來(lái)讀取存在外部存儲(chǔ)芯片里一系列指令（軟件）。Inter的想法是通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)可以為每一種計(jì)算機(jī)提供各自的特性。這種微處理器在一夜之間就成功了，并且在以后的十年中獲得了廣泛的應(yīng)用。早期的嵌入式應(yīng)用包括無(wú)人空間測(cè)探器、計(jì)算機(jī)控制的交通信號(hào)燈以及航空燈光控制系統(tǒng)。整個(gè)80年代，嵌入式系統(tǒng)靜悄悄的統(tǒng)治著微處理器時(shí)代，并把微處理器帶入了我們個(gè)人和職業(yè)生活的每一個(gè)角落。裝有嵌入式系統(tǒng)的電子設(shè)備已經(jīng)充斥了我們的廚房（烤面包機(jī)、食物處理機(jī)、微波爐）、臥室（電視、音響、遙控器）和工作場(chǎng)所（傳真機(jī)、手機(jī)、激光打印機(jī)、點(diǎn)鈔機(jī)、信用卡讀卡機(jī)）。嵌入式系統(tǒng)的數(shù)量看起來(lái)肯定會(huì)繼續(xù)迅速增長(zhǎng)，一機(jī)構(gòu)很多具有巨大市場(chǎng)潛力的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備：可以被中央計(jì)算機(jī)控制的調(diào)光器和恒溫器。當(dāng)小孩子或者矮個(gè)子的人在的時(shí)候不會(huì)充氣的智能氣囊，掌上電子記事薄和個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、數(shù)碼照相機(jī)和儀表導(dǎo)航系統(tǒng)。很明顯，掌握一定技能并且愿意從事下一代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人將會(huì)獲得更多的機(jī)會(huì)[1]。按照“嵌入”方式的不同，嵌