【正文】 切換到用戶模式 */ __swi(0x82) void TaskIsARM(INT8U prio)。 /* lr*/ *stk = 0。 } 堆棧中有一個程序 OsEnterSum 比較特別，它不是 CPU 的寄存器，而是筆者定義的一個全局變量，主要是用它來保存關(guān)中斷的次數(shù)，這樣關(guān)中斷和開中斷就可以嵌套了。(26) if (ptcb != NULL) (27) { ptcb OSTCBStkPtr[1] amp。 } 由 小節(jié)可知，這是調(diào)用軟中斷的 1 號功能。然后獲取任務(wù)的任務(wù)控制塊 (tcb)的地址（程序清單 (26)、 (31)），接著判斷指針是否有效（程序清單 (27)、(32)），有效則改變指定任務(wù)的堆棧中存儲的 CPSR 的 T位 (程序清單 (28)、 (33))，至于為 何這樣寫參考 小節(jié)和 ARM 相關(guān)文檔，這兩個函數(shù)僅在任務(wù)建立時使用。同時， R3 保存著 SPSR。獲取 OsEnterSum (13) LDR R2,[R1](14) STMFD SP!,{R2, R3} 。另一個函數(shù) OSIntExit()被用來在 ISR 使得更高優(yōu)先級任務(wù)處于就緒狀態(tài)時，執(zhí)行任務(wù)切換功能，它最終調(diào)用 OSIntCtxSw()執(zhí)行任務(wù)切換。此時，解決的方法有三種： (1) 高優(yōu)先級任務(wù)使用默認的指令集； (2) 改變函數(shù) OSTaskCreateHook()使任務(wù)默認不是處于就緒狀態(tài)，建立任務(wù)后調(diào)用函數(shù) OSTaskResume()來使任務(wù)進入就緒狀態(tài)； (3) 建立任務(wù)時禁止任務(wù)切換，調(diào)用函數(shù) TaskIsARM()或 TaskIsTHUMB()后再允許任務(wù)切換。改變這些位使用嵌入?yún)R編實現(xiàn)，代碼很簡單，不再說明。 (6) case 0x03: if (OsEnterSum == 0) (7) { __asm (8) { MRS R0,SPSR (9) BIC R0,R0,NoInt (10) MSR SPSR_c,R0 (11) } } break。 /* r1*/ *stk = (unsigned int) pdata。 沒有使用。 /* 運行優(yōu)先級最高的任務(wù) */ __swi(0x02) void OS_ENTER_CRITICAL(void)。 Typedef signed short INT16S。實際上，還有一個文件很重要，它就是 ，它定義了一個匯編宏，它是 μ C/OSII for ARM7 通用的中斷服務(wù)程序的匯編 與 C 函數(shù)接口代碼。 因此，在移植μ C/OSII 到 ARM7 時，我們必須先把上面幾個方面的知識了解得比較透徹。 5) 與 CPU 的接口部分 是指μ C/OSII針對所使用的 CPU 的移植部分。 2） 高優(yōu)先級的任務(wù)因為時鐘節(jié)拍到來，在時鐘中斷的處理程序中，內(nèi)核發(fā)現(xiàn)高優(yōu)先級任務(wù)獲得了執(zhí)行條件 (如休眠的時鐘到時 )，則在中斷態(tài)直接切換到高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行。中斷發(fā)生的時間間隔是固定不變的，該中斷也成為一個時鐘節(jié)拍。 μ C/OS 和μ C/OSII 是專門為計算機的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的， 絕大部分代碼 是用 C語言編寫的。 片內(nèi) FLASH 程序存儲器 LPC2214 集成了 256K 的 FLASH 存儲器系統(tǒng)。 AHB 到 VPB 的橋?qū)?VPB 總線與 AHB 總線相 連。 ? ? 4/8 路（ 64/144 腳封裝） 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間低至 。 128 位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使 32 位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。 實時操作系統(tǒng)中的重要概念 系統(tǒng)響應(yīng)時間（ System response time）：系統(tǒng)發(fā)出處理要求到系統(tǒng)給出應(yīng)答信號的時間。 嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對軟硬件進行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。 從 80年代早期開始，嵌入式系統(tǒng)的程序員開始用商業(yè)級的“操作系統(tǒng)”編寫嵌入式應(yīng)用軟件，這使得可以獲取更短的開發(fā)周期，更低的開發(fā)資金和更高的開發(fā)效率，“嵌入式系統(tǒng)”真正出現(xiàn)了。 本論文主要研究的工作 本文是對電能采集行業(yè)進 行了廣泛調(diào)研，參閱了大量的國內(nèi)外文獻資料基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了電能智能采集終端器的設(shè)計。所以，由數(shù)據(jù)采集終端，經(jīng)電力線傳輸，將各種終端的數(shù)據(jù)送至集中器，再利用 GPRS 數(shù)據(jù)通道，傳輸至管理中心的總站，即將電能計量數(shù)據(jù)和電網(wǎng)采集數(shù)據(jù)自動采集、傳輸和處理的電能計量自動抄表系統(tǒng)會克服傳統(tǒng)管理模式的低效率和不確定性，這必將大大推進電能管理現(xiàn)代化的發(fā)展進程，是一種很有前景的發(fā)展方向。 本文結(jié)合嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究并設(shè)計了一套基于 arm7 處理器，μC/OSII 嵌入式操作系統(tǒng)。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(nèi)核。 根據(jù)電能表的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)智能采集主要有兩種方式：一是通過電能表本身來解決。其主要內(nèi)容如下： 。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(wù)管理、任務(wù)間通訊、同步與相互排斥、中斷支持、內(nèi)存管理等功能。所以，如果能 建立相對通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個比較好的發(fā)展模式。 任務(wù)換道時間（ Contextswitching time）：任務(wù)之間切換而使用的時間。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應(yīng)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。 ? ? 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。 VPB 外設(shè)也分配了 2M 字節(jié)的地址范圍，從 地址點開始。該存儲器可用作代碼和數(shù)據(jù)的存儲。 CPU 硬件相關(guān)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。 uC/OSII 要求用戶在定時中斷的服務(wù)程序中，調(diào)用系統(tǒng)提供的與時鐘節(jié)拍相關(guān)的系統(tǒng)函數(shù)，例如中斷級的任務(wù)切換函數(shù)，系統(tǒng)時間函數(shù)。這種調(diào)度也稱為中斷級的上下文切換。由于μ C/OSII 是一個通用性的操作系統(tǒng)，所以對于關(guān)鍵問題上的實現(xiàn)，還是需要根據(jù)具體 CPU 的具體內(nèi)容和要求作相應(yīng)的移植。這不單單是閱讀資料就可以實現(xiàn)的，還需要不斷地實踐和實驗。時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)程序也沒有移植，因為其與芯片和應(yīng)用都緊密相關(guān)，需要用戶自己編寫，不過可以通過 簡化用戶代碼的編寫。 Typedef unsigned int INT32U。 /* 關(guān)中斷 */ __swi(0x03) void OS_EXIT_CRITICAL(void)。作用是避免編譯器警告 */ stk= ptos。 /* r0， 第一個參數(shù)使用 R0 傳遞 */ *stk = (USER_USING_MODE|0x00)。 (12) case 0x80: __asm (13) { MRS R0,SPSR (14) BIC R0,R0,0x1f (15) ORR R0,R0,SYS32Mode (16) MSR SPSR_c,R0 (17) } break。 4． OSStartHighRdy μ C/OSII的啟動多任務(wù)環(huán)境的函數(shù)叫做 OSStart()，用戶在調(diào)用 OSStart()之前，必須已經(jīng)建立了一個或更多任務(wù)。函數(shù) TaskIsARM()和 TaskIsTHUMB()使用軟件中斷功能 0x82 和 0x83 實現(xiàn)。由 小節(jié)可知， OS_TASK_SW()是使用 SWI 軟件中斷的 0 號功能實現(xiàn)的。保存 CPSR,OsEnterSum (15) 。由 程序清單 可知，此時的堆棧結(jié)構(gòu)如圖 所示。首先，程序判斷傳遞的參數(shù)（任務(wù)的優(yōu)先級）是否在允許的范圍內(nèi)（程序清單 (25)、 (30)）。 程序清單 OSStartHighRdy()代碼 void OS_StartHighRdy(void) { O_SStartHighRdy()。 (24) case 0x82: if (Regs[0] = OS_LOWEST_PRIO) (25) { ptcb = OSTCBPrioTbl[Regs[0]]。 /* 關(guān)中斷計數(shù)器 OsEnterSum*/ return (stk)。 /* pc*/ *stk = (OS_STK) task。 /* 任務(wù)切換到系統(tǒng) 模式 */ __swi(0x81) void ChangeToUSRMode(void)。 Typedef float FP32。 關(guān)于頭文件 和 C/OSII 要求所有 .C 文件的都要包含頭文件 ，這樣使得用戶項目中的每個 .C文件不用分別去考慮它實際上需要哪些頭文件。關(guān)于第 2 點和第 4 點可以參考參考文獻 [9]。主要包括中斷級任務(wù)切換的底層實現(xiàn)、任務(wù)級任務(wù)切換的底層實現(xiàn)、時鐘節(jié)拍的產(chǎn)生和處理、中斷的相關(guān) 處理部分等內(nèi)容。 調(diào)度工作的內(nèi)容可以分為兩部分：最高優(yōu)先級任 務(wù)的尋找和任務(wù)切換。但在嵌入式實時系統(tǒng)中，多次 這樣的操作會導致內(nèi)存碎片，且由于內(nèi)存管理算法的原因， malloc和 free 的執(zhí)行時間也是不確定。μ C/OSII 具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點， 最小內(nèi)核可編譯至 2KB 。使用在應(yīng)用編程的應(yīng)用程序也可以在應(yīng)用程序運行時對 FLAH 進行擦除和 /或編程，這樣就為數(shù)據(jù)存儲和現(xiàn)場固件的升級都帶來了極大的靈活性。片內(nèi)外設(shè)與器件管腳的連接由管腳連接模塊控制。 ? ? 通過片內(nèi) PLL 可實現(xiàn)最大為 60MHz 的 CPU 操作頻率。 在 64 腳的封裝中，最多可使用 46 個 GPIO。 實時操作系統(tǒng)的工作狀態(tài) 實時系統(tǒng)中的任務(wù)有四種狀態(tài)：運行（ Executing），就緒（ Ready），掛起（ Suspended），冬眠（ Dormant）。 實際上，嵌入式系統(tǒng)本身是一個外延極廣的名詞，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的具有嵌入式特點的控制系統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)，而且有時很難以給它下一個準確的定義。這些嵌入式操作系統(tǒng)都具有嵌入式的典型特點：它們均采用占先式的調(diào)度，響應(yīng)的時間很短，任務(wù)執(zhí)行的時間可以確定；系統(tǒng)內(nèi)核很小，具有可裁剪，可擴充和可移植性，可以移植到各種處理器上；較強的實時和可靠性，適合嵌入式應(yīng)用。 （軟件部分）。目前，世界上大多數(shù)國家都以后者的發(fā)展為主。 論文主要研究基于 ARM處理器和μ C/OSII操作系統(tǒng)的嵌入式電能智能采集終端設(shè)計，主要包括以下幾方面： 數(shù)據(jù)采集：電能表數(shù)據(jù)采集，狀態(tài)量采集； 數(shù)據(jù)處理：實時數(shù)據(jù)，歷史日數(shù)據(jù)，歷史月數(shù)據(jù)，電能表運行狀態(tài)，電能質(zhì)量統(tǒng)計； 參數(shù)設(shè)置和查詢： 時鐘召測和對時， TA、 TV 和電表脈沖常數(shù)，控制參數(shù)，終端參數(shù)； 控制：主站遠方控制； 事件記錄：一般事件記錄，重要事件記錄； 數(shù)據(jù)傳輸：與主站通訊，與電表通訊； 本地功能：顯示相關(guān)信息，用戶數(shù)據(jù)接口； 終端維護：自檢自恢復(fù)，終端初始化；