【正文】 minal maintenance: selfselfrecovery, terminal initialization. Key words: Power , embedded systems , ARM7， μ C/OSIIXX 科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 Ⅲ 頁 目 錄 1 緒論 ?????????????????????????????????? 1 研究背景 ??????????????????????????????? 1 國內外電能采集設備的發(fā)展現狀 ????????????????????? 3 本論文主要研究的工作 ????????????????????????? 3 2 實驗部分 ???????????????????????????????? 5 2． 1 儀器、材料與試劑 ?????????????????????????? 5 2． 1． 1 儀器 ??????????????????????????????? 5 2． 1． 2 材料 ???????? ??????????????????????? 5 2． 1． 3 試劑 ??????????????????????????????? 5 結論 ?????????????????????????????????? 24 致謝 ?????????????????????????????????? 25 參考文獻 ???????????????????????? ???????? 26 附錄 ?????????????????????????????????? 28 XX 科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 1頁 1 緒 論 研究背景 計算機技術的普及應用，為現代化用電管理打下了堅實的基礎。 Control: Remote control master station。s LPC2214, LPC2214 processor is a 16/32bit RISC microprocessors, the use of ARM39。 本文結合嵌入式系統(tǒng)技術和網絡技術，研究并設計了一套基于 arm7 處理器，μC/OSII 嵌入式操作系統(tǒng)。由于人工抄表費時費力、統(tǒng)計繁瑣等，研究電能智能采集已是明顯的趨勢。XX 科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 電能智能采集終端器設計 摘要 隨著市場經濟的不斷發(fā)展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續(xù)上升。 嵌入式系統(tǒng)技術是近幾年電子產品設計領域最為熱門的技術之一。本系統(tǒng)的硬件部分采用了 PHILIPS 的 LPC2214 作為中央處理器， LPC2214 處理器是一款 16/32 位 RISC 微處理器，采用 ARM 公司的 ARM7TDMIS內核。s ARM7TDMIS core. Using LPC2214 processor not only reduces the overall system design costs, but also greatly reduces the additional interface circuit. Thesis research is based on ARM processor and μ C / OSII operating system, intelligent collection of embedded power terminal design, including the following: Data collection: energy meter data collection, state the amount of acquisition。 Event Log: General Event records, records of important events。計算機管理系統(tǒng)容量大，檢索、查詢方便，可節(jié)省大量的人工，減少差錯，提高工作效率。 根據電能表的發(fā)展趨勢，實現智能采集主要有兩種方式：一是通過電能表本身來解決。 具不完全統(tǒng)計，目前我國實現了電能智能采集的用戶大約有 260 萬戶家庭，在具體實施電能智能采集上所采用的技術多種多樣，且隨著技術水平的不斷提高，電能智能采集系統(tǒng)的功能逐步完善。預計今后相當一段時間內 ,電能計量自動抄表系統(tǒng)的終端采集裝置將以機電脈沖式電能表和電子式電能表兩種儀表為主。國內外對于不同通信方式各有側重 ,在西方發(fā)達國家 ,對于電能計量自動抄表技術的研究起步較早 ,電力系統(tǒng)包括配電網絡較規(guī)范、完備 ,所以低壓電力線載波技術被廣泛應用 。其主要內容如下： 。 。 作為一個系統(tǒng)，往往是在硬件和軟件交替發(fā)展的雙螺旋的支撐下逐漸趨于穩(wěn)定和成熟，嵌入式系統(tǒng)也不例外。 提示：最早的單片機是 Intel 公司的 8048，它出現在 1976 年。確切點說，這個時候的操作系統(tǒng)是一個實時核，這個實時核包含了許多傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征，包括任務管理、任務間通訊、同步與相互排斥、中斷支持、內存管理等功能。 90 年代以后，隨著對實時性要求的提高，軟件規(guī)模不斷上升，實時核逐漸發(fā)展為實時多任務操作系 統(tǒng)（ RTOS），并作為一種軟件平臺逐步成為目前國際嵌入式系統(tǒng)的主流。 在中國嵌入式系統(tǒng)領域，比較認同的嵌入式系統(tǒng)概念是：嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用 系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 嵌入式系 統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業(yè)的具體應用相結合后的產物，這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。所以，如果能 建立相對通用的軟硬件基礎，然后在其上開發(fā)出適應各種需要的系統(tǒng)，是一個比較好的發(fā)展模式。 一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構架可以分成四個部分：處理器、存儲器、輸入輸出（ I/O）和軟件（由于多數嵌入式設備的應用軟件和操作系統(tǒng)都是緊密結合的，在這里我們對其不加區(qū)分，這也是嵌入式系統(tǒng)和 Windows 系統(tǒng)的最大區(qū)別）。根據操作系統(tǒng)的工作特性，實時是指物理進程的真實時間。目前分時系統(tǒng)的強項在于多任務的管理，而實時操作系統(tǒng)的重要特點是具有系統(tǒng)的可確 定性，即系統(tǒng)能對運行情況的最好和最壞等的情況能做出精確的估計。 任務換道時間（ Contextswitching time）：任務之間切換而使用的時間。 就緒：進入任務等待隊列，通過調度轉為運行狀態(tài)。 ARM 平臺簡介 ARM（ Adanced RISC Machines），是一個公司名字，也是一種處理器的通稱，還可以認為是一種技術名字。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用 16 位 Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過 30%，而性能的損失卻很小。由于內置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網關、協(xié)議轉換器、嵌入式軟 modern 以及其它各種類型的應用。 128 位寬度接口 /加速器實現高達 60MHz 的操作頻率。 ? ? EmbeddedICERT 接口使能斷點和觀察點。 ? ? 2 個 32 位定時器（帶 4 路捕獲和 4 路比較通道）、 PWM 單元（ 6 路輸出）、實時時鐘和看門狗?？膳渲脙?yōu)先級和向量地址。 ? ? 通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒。 AHB 外設分配了 2M 字節(jié)的地址范圍，它位于 4G 字節(jié) ARM 存儲器空間的最頂端。 VPB 外設也分配了 2M 字節(jié)的地址范圍，從 地址點開始。 ARM7TDMIS 是通用的 32 位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性。 由于使用了流水線技術，處理和存儲系統(tǒng)的所有部分都可連續(xù)工作?；旧希?ARM7TDMIS 處理器具有兩個指令集： ? 標準 32 位 ARM 指令集 ? 16 位 THUMB 指令集 THUMB 指令集的 16 位指令長度使其可以達到標準 ARM 代碼兩倍的密度，卻仍然保持 ARM 的大多數性能上的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢是使用 16 位寄存器的 16 位處理器所不具備的。該存儲器可用作代碼和數據的存儲。 SRAM 支持 8 位、16 位和 32 位訪問。如果發(fā)生芯片復位，實際的 SRAM 內容將不會反映最近一次的寫請求（即：在一次“熱”芯片復位后， SRAM 不會反映最后一次寫入的內容）。 C/OSII 操作系統(tǒng) C/OSII 簡介 μ C/OSII是一種可移植的，可植入 ROM 的，可裁剪的，搶占式的，實時多任務操作系統(tǒng)內核。 CPU 硬件相關部分是用匯編語言編寫的、總量約 200 行的匯編語言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的 CPU 上。 嚴格地說 uC/OSII只是一個實時操作系統(tǒng)內核，它僅僅包含了任務調度，任務管理，時間 管理，內存管理和任務間的通信和同步等基本功能。 uC/OSII 以源代碼的形式發(fā)布，但并不意味著它是開源軟件。 uC/OSII 提供了任務管理的各種函數調用，包括創(chuàng)建任務，刪除任務，改變任務的優(yōu)先級，任務掛起和恢復等。 uC/OSII 要求用戶在定時中斷的服務程序中，調用系統(tǒng)提供的與時鐘節(jié)拍相關的系統(tǒng)函數，例如中斷級的任務切換函數，系統(tǒng)時間函數。每個分區(qū)中包含整數個大小相同的內存塊，但不同分區(qū)之間的內存快大小可以不同。 uC/OSII 中提供了 4種同步對象，分別是信號量，郵 箱，消息隊列和事件。 uC/osII 的任務調度是完全基于任務優(yōu)先級的搶占式調度，也就是最高優(yōu)先級的任務一旦處于就緒狀態(tài)，則立即搶占正在運行的低優(yōu)先級任務的處理器資源。這種調度也稱為中斷級的上下文切換。 u C / O S 中的每一個任務都有獨立的堆棧空間，并有一個稱為任務控制塊 TCB(Task Control Block)的數據結構，其中第一個成員變量就是保存的任務堆棧指針。能夠維持系統(tǒng)基本工作的部分都在這里。 3) 時鐘部分 () μ C/OSII中的最小時鐘單位是 timetick（時鐘節(jié)拍）。由于μ C/OSII 是一個通用性的操作系統(tǒng)，所以對于關鍵問題上的實現，還是需要根據具體 CPU 的具體內容和要求作相應的移植。據了解，目前在國內最流行的是 SDT、 ADS 和 GCC。 關于 ARM7 處理器核的詳細情況參考參考文獻[11]。 支持的指令集 帶 T 變量的 ARM7 處理器核具有兩個指令集：標準 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb 指令集，兩種指令集有不同的應用范圍。這不單單是閱讀資料就可以實現的，還需要不斷地實踐和實驗。關于第 5 點，參考資料為具體芯片的數據手冊和使用手冊。根據μ C/OSII 的要求，移植μ C/OSII到一個新的體系結構上需要提供 2 個或 3 個文件： （ C語言頭文件）、 （ C 程序源文件）及 （匯編程序源文 件），其中 在某些情況下不需要，但極其罕見。實際上，還有一個 文件需要關注，因為每一個應用都包含獨特的 文件。時鐘節(jié)拍中斷服務程序也沒有移植，因為其與芯片和應用都緊密相關，需要用戶自己編寫，不過可以通過 簡化用戶代碼的編寫。在本移植中另外增加了一個頭文件 ，我們要求所有用戶程序必須包含 ，在 中包含 和特定的頭文 件和配置項。 編寫 1． 不依賴于編譯的數據類型 μ C/OSII不使用 C語言中的 short、 int、 long 等數據類型的定義，因為它們與處理器類 型有關，隱含著不可移植性。 Typedef unsigned char INT8U。 Typedef unsigned int INT32U。 Typedef INT32U OS_STK。不過，用軟中斷作為操作系統(tǒng)的底層接口就需要在 C語言中使用 SWI 指令。關鍵字 __swi 的具體使用規(guī)則請參考 ADS 的編譯器手冊。 /* 關中斷 */ __swi(0x03) void OS_EXIT_CRITICAL(void)。 /* 任務代碼是 ARM 代碼 */ __swi(0x83) void TaskIsTHUMB(INT8U prio)。 程序清單 定義堆棧增長方向 define OS_STK_GROWTH 1 編寫 文件 1． OSTaskStkInit() 在編寫此函數之前，必須先確定任務的堆棧結構。 opt= opt。作用是避免編譯器警告 */ stk= ptos。 /* r12*/ *stk = 0。 /* r8*/ *stk = 0。 /* r4*/ *stk = 0。 /* r0， 第一個參數使用 R0 傳遞 */ *stk = (USER_USING_MODE|0x00)。在調用 OS_ENTER_CRITICAL()時，它 的值增加，同時關中斷。