一种基于TMS320F2812的实时多任务控制系统软件设计方法的研究

1、jdNbk论文发表专家一駆駆中国学木期刊网中国学木期刊网.q i kanwangPnel一种基于TMS320F2812 勺实时多任务控制系统软件设计方法的研究摘要：本文提出了基于tms320f2812设计实时多任务控制系统软件的一种设计方法，即综合利用tms320f2812的中断系统、cpu定 时器及程序切割法，将控制系统中实时性要求相对较低、执行周期 相对较长的子程序切割为几部分合理有序的安排在cpu空闲时间段执行，保障关键子任务的实时性。本方法已在某型微型燃机控制系 统中得到了成功应用。关键词：实时多任务控制系统tms320f2812中断 定时器 程序切割法中图分类号：tn 79文献标识码

2、：a文章编号:1007-9416(2011)12-0137-02控制系统一般需要并行执行多个子任务，如模拟量数据采集、开 关量输入扫描、数据存储、pid控制计算、模拟量输出、开关量输 出、串口通讯等。对于单核处理器来说，同时执行多个子任务是不 可能的，只能是以极快的速度按照任务的轻重缓急顺序完成各个子 任务，使其看起来像是同时在执行。对于不同的子任务有着不同的实时性要求。对于某型微型燃机控 制系统来说，其pid控制子程序要求20ms调用1次，而串口通讯 子程序，则要求500ms才调用1次，但调用1次其执行的时间却大 于实时性要求较高的pid控制子程序的调用周期20ms即一旦开始 执行串口通讯子

3、程序，pid控制子程序将无法按要求的时间间隔被医一论文发袤专家一J中国黠斛网中国黠斛网fwww.qikanwang. nel调用执行对于一个实时多任务控制系统，应根据子任务不同的实时性要求来调用各个子程序，使其即使在最恶劣的情况下也能够被 实时执行。所谓实时，是指信号的输入、计算、存储和输出都要在一定的时 间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义1。所谓多任务，是指控制系统需要并行执行多项工作。如何使长执行周期的子程序（如串口通讯）得到完整执行，又能 保证高实时性的子程序（如pid控制）被及时调用，这是设计实时 多任务控

4、制系统软件的一个关键问题。tms320f2812是一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的32位定点dsp芯片，最高可在150mhz主频下工作。tms320f2812片内 集成众多资源，并一改传统的冯诺依曼结构，采用了先进的哈佛 总线结构，使数据的吞吐率提高了一倍2。tms320f2812的高性能 使其在处理速度、精度方面要求高的领域得到了广泛的应用。基于tms320f2812设计实时多任务控制系统软件，综合利用其3级中断系统、片内32位cpu定时器以及ti专为定点处理器设计的 快速浮点运算函数库iqmath,使用以程序切割为核心的程序设计方 法设计实时控制程序，能够开发出满足某型微型燃机控制

5、要求的实 时多任务控制系统软件。1、中断系统在实时多任务控制系统中的应用 论文发表专家一J中国学木期刊中国学木期刊网网Pwwvv .q ikanwang .net中断的灵活使用不仅能够实现最高级别实时子程序的调用，而且 合理的中断安排可以提高事件执行效率。tms320f2812的中断系统为3级中断，分别为外设级、pie级以 及cpu级，如图1所示。对于某一个具体的外设中断请求，任意一 级的不许可，cpu最终都不会执行该外设中断3。在微型燃机控制系统中，故障报警、紧急停机等紧急事件可以利 用中断触发其相应的处理程序被立即执行，满足其对实时性的最高 要求。2、程序切割法正如引言中所提到的，一旦长执行时间的子程序被主程序调用，调用周期较短的子程序将不能够按设计要求被及时调用，从而影响 控制器的控制性能及响应事件的实时性。我们以微型燃机控制系统pid控制子程序和串口通讯子程序为例 进行研究说明。系统要求每20ms调用1次pid控制子程序，执行1次pid控制子程序的时间大约为2ms串口通讯子程序为每500ms执行1次，执行1次大约需要100ms串口通讯子程序一旦被主程 序调用执行，在其执行完毕前pid控制子程序将无法被调用。 如何 既能够使串口通讯子程序被执行， 又能使pid控制子程序按设计要 求的20ms调用周期被实时调用？注意