μC/OS-II操作系統(tǒng)環(huán)境下的任務(wù)劃分和優(yōu)先級(jí)確定的相關(guān)問(wèn)題

μC/OS-II作為一種輕量級(jí)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，正隨著嵌入式微處理器性能的不斷提高和外圍資源（主要是存儲(chǔ)器資源）的不斷增加，得到越來(lái)越多的應(yīng)用。例如，原來(lái)的51系列單片機(jī)，限于6~12 MHz的主頻、12個(gè)Clock的機(jī)器周期以及有限的存儲(chǔ)器資源，使用μC/OS-II會(huì)大大加重系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，使應(yīng)用程序的運(yùn)行受到影響，特別在快速A/D轉(zhuǎn)換等實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的場(chǎng)合，無(wú)法得到及時(shí)的響應(yīng)，于是才有了更輕量級(jí)的Small RTOS等操作系統(tǒng)的出現(xiàn)。
　　但目前更強(qiáng)勁的51內(nèi)核版本微處理器的大量出現(xiàn)，從根本上改變了這種情況。40 MHz以上的主頻，單周期指令的微處理器，加上64 KB的程序空間和8 KB以上的數(shù)據(jù)空間，這樣的系統(tǒng)已經(jīng)可以流暢地運(yùn)行μC/OS-II［1］。μC/OS-II的移植版本很多，選擇一個(gè)適合系統(tǒng)CPU的版本，然后進(jìn)行正確的配置和優(yōu)化是非常重要的。
　　1 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性分析
　　本系統(tǒng)工作原理是在恒定溫度條件下，任意啟動(dòng)4個(gè)測(cè)試通道來(lái)進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目的并行分析，每個(gè)測(cè)試通道的工作流程完全相同，如圖1所示。
　　C8051F120集成了8路12位高速A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0）和8路8位高速A/D轉(zhuǎn)換器（ADC2）。系統(tǒng)要求對(duì)4個(gè)光學(xué)傳感器輸出進(jìn)行采樣，ADC0可以構(gòu)成4個(gè)差分測(cè)試通道以滿足需求。系統(tǒng)還要求能對(duì)2路溫度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，用于監(jiān)控2個(gè)外部溫度傳感器的輸出電壓： 一個(gè)保證測(cè)試部分的溫度恒定在37±0.2 ℃，通過(guò)對(duì)加熱組件的PWM控制來(lái)完成；另一個(gè)用于監(jiān)測(cè)機(jī)箱溫度，在32 ℃以上時(shí)啟動(dòng)風(fēng)扇散熱，30 ℃以下關(guān)閉風(fēng)扇。
　　
　　圖1 通道工作流程
　　從圖1中可以看出，完整的流程包括信息輸入、樣本預(yù)溫、通道啟動(dòng)、試劑添加、微分測(cè)量、結(jié)果處理6個(gè)階段。其中前4個(gè)屬于操作階段，操作者通過(guò)每個(gè)通道的進(jìn)度條、轉(zhuǎn)動(dòng)條和狀態(tài)標(biāo)志塊，在LCD界面上獲得明確的操作指示，確保每個(gè)通道的正確操作。
　　要求在通道啟動(dòng)后，能精確地每隔0.1 s完成一次采樣并處理數(shù)據(jù)，所以每個(gè)通道的最長(zhǎng)處理時(shí)間不能超過(guò)25 ms，且軟件微分法需要較高的A/D轉(zhuǎn)換精度和穩(wěn)定性。C8051F120中的A/D最高采樣速率可達(dá)100 ksps，約10 μs/次，因此可采用過(guò)采樣后的高平滑，同時(shí)提高精度和穩(wěn)定性。簡(jiǎn)單地計(jì)算，如果每個(gè)通道采樣1 024次后平均計(jì)算，則4個(gè)通道的A/D總速率為：ADMAX=1 024×4×10=40 ksps。
　　理論上來(lái)說(shuō)，即使把采樣次數(shù)再加倍，仍然略小于100 ksps，但考慮到每次A/D中斷后，中斷服務(wù)程序都要簡(jiǎn)單地處理采樣數(shù)據(jù)，然后才能啟動(dòng)下一次A/D轉(zhuǎn)換，所以實(shí)際轉(zhuǎn)換速度是不能達(dá)到100 ksps的。通過(guò)調(diào)試，合理的選擇為每個(gè)采樣點(diǎn)取1 024次平滑濾波。實(shí)際處理中，把A/D轉(zhuǎn)換精度從12位擴(kuò)展到了16位，以滿足0~2 000 mV范圍內(nèi)0.1 mV的精度和穩(wěn)定性，這可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改變求均值時(shí)的右移次數(shù)和擴(kuò)大滿量程基數(shù)來(lái)完成［2］。
　　除了實(shí)時(shí)性的要求必須得到嚴(yán)格滿足外，有很多因素需要一并考慮。例如每個(gè)通道測(cè)試過(guò)程中的圖形動(dòng)態(tài)顯示，通道測(cè)試過(guò)程中的鍵值交叉處理，獨(dú)立于測(cè)試之外的實(shí)時(shí)溫度控制，耗時(shí)較多的測(cè)試結(jié)果傳送和打印等，這些人為操作和功能處理均不能中斷，或影響正在測(cè)試的通道每0.1 s一次的數(shù)據(jù)采樣。另外，還必須提供一項(xiàng)強(qiáng)制結(jié)束功能：在任何測(cè)試階段按Exit鍵，確認(rèn)后可退出所有測(cè)試。