基于CPLD與μC/OS -Ⅱ的斷路器智能控制單元設計

　　優(yōu)先級最高的是開始任務(TaskStart)，這是系統(tǒng)啟動后運行的第1個任務。在該任務中要完成系統(tǒng)及相關外設的初始化，并進行必要的自檢測，然后創(chuàng)建其余的各個任務。在完成其余各個任務創(chuàng)建之后，該任務要刪除自己，把系統(tǒng)資源讓給其他任務，整個系統(tǒng)開始正常運行。該任務的示意代碼如下：

　　/*系統(tǒng)及外設初始化*/

　　/*系統(tǒng)自檢測*/

　　/*創(chuàng)建各個任務*/

　　StartCpuTimer2();/*啟動時間片*/

　　OSStatInit();/*統(tǒng)計任務初始化*/

　　創(chuàng)建智能控制單元的各個應用任務;

　　KickDog();/*WatchDog復位*/

　　OSTaskdel(OS_PRIO_SELF);/*刪除開始任務*/

　　除了TaskStart()之外，其余各任務模塊的結構都是無限循環(huán)體，圖3給出了一般任務流程圖。

　　圖3 任務流程圖

　　任務通信與同步

　　μC/OS-Ⅱ提供了5種用于數(shù)據(jù)共享和任務通信的方法：信號量、郵箱、消息隊列、事件標志及互斥型信號量。信號量可以控制共享資源的使用權，也可以協(xié)調(diào)外部事件與任務的執(zhí)行，提供了任務間通信、同步和互斥的最快通信，μC/OS-Ⅱ提供了3種類型的信號量，即二進制型、計數(shù)型和互斥型。事件標志可使任務與多個事件同步，若與多個事件的任何一個同步，稱為獨立型同步;若與多個事件都同步，稱之為關聯(lián)型同步。郵箱是一種通信機制，它可以發(fā)送一個指針型的變量，該指針指向一個包含了特定消息的數(shù)據(jù)結構。消息隊列是另一種通信機制，它可以使一個任務或中斷服務子程序向另一個任務發(fā)送以指針定義的變量，具體應用不同，每個指針指向的數(shù)據(jù)結構也不同?；コ庑托盘柫渴且环N特殊的二進制型信號量，主要用于解決內(nèi)在的互斥問題，減少實際應用中所必需的優(yōu)先級翻轉。在設計智能控制單元軟件時，充分利用了μC/OS-Ⅱ提供的這些通信機制，以協(xié)調(diào)各獨立任務的運行。

　　通信協(xié)議的實現(xiàn)

　　F2812提供了標準的CAN2.0B總線協(xié)議，而此協(xié)議是一種物理層協(xié)議，因為該智能控制單元用于電力系統(tǒng)控制中，電力系統(tǒng)通用的應用層協(xié)議主要有CDT，MODBUS，DNP3.0等，在本設計的過程中應用層的協(xié)議將采用MODBUS協(xié)議，通信協(xié)議的實現(xiàn)比較復雜，但是由于采用了實時操作系統(tǒng)，通信協(xié)議的實現(xiàn)可以由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理，主要由數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送、打包、解包任務完成。

　　總結

　　a.設計中使用具有多外設的新型高性能DSPTMS320F2812芯片，大大減少了系統(tǒng)硬件設計的工作量，縮短了開發(fā)周期。設計中采用了DSP最小系統(tǒng)與調(diào)理電路分開設計的方法，并且在DSP最小系統(tǒng)設計中采用多層板結構，并大量使用了貼片元件，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及電磁兼容性。

　　b.作為基于優(yōu)先級調(diào)度的嵌入式操作系統(tǒng)， 任務優(yōu)先級的合理分配對系統(tǒng)的正常運行至關重要。在本設計中，對任務優(yōu)先級的分配首先考慮是滿足系統(tǒng)實時性，其次在同等條件下再考慮任務的執(zhí)行頻度，通過反復調(diào)整，最終確定優(yōu)先級的分配表1。

　　c.本課題利用了基于CPLD的執(zhí)行電路設計，由于CPLD的內(nèi)部硬件結構的可靠性及快速的反應，非常適合電力系統(tǒng)控制，因此采用全CPLD(或ACTELFPGA)應是一個研究方向。

　　d.F2812作為TI公司推出的2000系列的新成員，目前在國內(nèi)的開發(fā)和設計還處于摸索階段，本文中所提出的基于TMS320F2812+μC/OS-Ⅱ的系統(tǒng)設計思想會對F2812的學習和使用起到一定的促進作用。