嵌入式系统/ARM技术中的μC/OS-II在压力测控系统中的应用
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2020-11-09
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的技术中的μC/OS-II在压力测控系统中的应用在压力测控系统中的应用
摘要：本文将嵌入式实时操作系统 μC/OS-II应用到压力测控装置进行工业控制，详细叙述了将将嵌入式操作系
统嵌入到 SOC构架的单片机 C8051F041上的方法，并在该基础上，结合 PID控制算法，加入了比例控制算法，
提高了系统的快速响应，提高了系统软件的可靠性和实时控制性能。 0引言： 工业色谱仪是是一种大
型流量分析仪器，主要用于石化、炼油、钢铁等行业。针对色谱仪的研究也有很长的历史[1]，而在色谱仪中，
对压力的检测和控制是至关重要的。在文献 [2]中，作者设计的压力测控装置在各个方面均有了很大改进，但是
在该智能压力控制板中主要采用的是 PID算法，其稳定性较差，控制板在系统升
摘要：本文将嵌入式实时操作系统 μC/OS-II应用到压力测控装置进行工业控制，详细叙述了将将嵌入式操作系统嵌入到
SOC构架的单片机 C8051F041上的方法，并在该基础上，结合 PID控制算法，加入了比例控制算法，提高了系统的快速响
应，提高了系统软件的可靠性和实时控制性能。
0引言：
工业色谱仪是是一种大型流量分析仪器，主要用于石化、炼油、钢铁等行业。针对色谱仪的研究也有很长的历史[1]，而
在色谱仪中，对压力的检测和控制是至关重要的。在文献 [2]中，作者设计的压力测控装置在各个方面均有了很大改进，但是
在该智能压力控制板中主要采用的是 PID算法，其稳定性较差，控制板在系统升级方面有诸多不便，实时性能较差。由于每次
升级系统的程序都要重写，因此，其在成本方面相对较高，可移植性差。
鉴于上述原因，本文将采用嵌入式实时操作系统 μC/OS-II，μC/OS-II嵌入式操作系统是由美国人 Jean J.Labrosse先生编
写的，并在 2000年 7月在美国一个航空项目中的得到了美联邦航空管理局对于商用飞机、符合 RTCA DO-178标准的认证。
能用于与人类性命攸关的、安全性条件极为苛刻的场合 [3]。该操作系统是开源的、免费的，使得该操作系统在国内得到广泛
的应用，目前该系统的应用已经覆盖照相机、医疗器械、音响设备、发动机控制以及自动提款机等等[4][5]。
文献[2]中的压力智能测控系统采用由美国 Cygnal公司生产的完全集成混合信号系统级芯片 C8051F041[6]。因此，本文
将首先介绍压力智能控制板的硬件电路，然后针对硬件电路，将 μC/OS-II移植到单片机 C8051F041中，并编写相应驱动程
序。
1 系统硬件设计
由于所设计的电路图是由笔者设计，并经过现场验证的，该系统的详细设计过程见参考文献[2]，此处将不再对整个电路
的设计过程作详细描述，这里只加以说明。其硬件结构下图：
系统采用了 C8051F041做 CPU，该芯片片内集成 12位 AD转换器、 DA转换器以及 CAN控制器，选用该芯片的好处就是
大大节约了装置的体积，给整个系统的安装带来方便。脉宽调制器采用 LM3254，压力传感器选用霍尼韦尔压力传感器。
2 μC/OS-II在 C8051F041上的移植
为了提高代码的可移植性，以及缩短开发周期，并增强系统的实时性，软件部分将采用嵌入式操作系统 μC/OS-II，版本
为 2.52版本。嵌入式操作系统 μC/OS-II的移植因移植对象的不同而不同，目前已经有人将 μC/OS-II操作系统移植到
C8051F020上[7]。C8051F041芯片是 Cygnal公司生产的一款高性能的芯片，在很大程度上较 C8051F020有了提高，另外在
开发中本文采用了不同的编译环境，所以在 C8051F041移植将有必要作一详细介绍。
2.1 C8051F041的开发环境
在以前的移植开发中，都采用的是 keil的编译器，该编译器虽然有很多优点，但入手较慢，本文将采用 Silicon Lab公司提
供的免费的集成开发环境 Silicon Laboratories IDE，该环境可以集成 μVision2使用。使用起来相当方便。
2.2 移植工作
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