基于時(shí)代民芯SoC的MXT?RTOS51實(shí)時(shí)系統(tǒng)

MXT8051是北京時(shí)代民芯科技有限公司的一款高速單指令周期8051為核的SoC，集成有豐富的片上資源，包括大容量存儲(chǔ)空間32kBFlash和1kB XRAM ;數(shù)字部分包括3路PWM、串口UART、看門(mén)狗WDT、2個(gè)16位Timer、5個(gè)外部中斷源、RTC時(shí)鐘、內(nèi)部OSC和外部時(shí)鐘可選等模塊;模擬部分包括4通道2kHz 10位AD轉(zhuǎn)換器、可編程增益放大器(PGA)、2個(gè)軌對(duì)軌 OP放大器、0.64V和0.98V參考電壓源輸出等模塊;此外還集成了4com*36seg LCD驅(qū)動(dòng)器。

MXT8051有PGA、OP、AD等諸多片上資源，使用這些資源只要在BSP包的文件SOC.h中作簡(jiǎn)單定義，編譯時(shí)由MCU_init()自動(dòng)完成片內(nèi)相關(guān)寄存器的設(shè)定。圖1是該包中可編程增益放大器(PGA)和LCD驅(qū)動(dòng)定義的片段。

MXT8051豐富的片上資源以及大容量存儲(chǔ)空間32kBFlash和1kB XRAM能夠滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)代碼裝載和系統(tǒng)對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量要求。雖然該MCU內(nèi)部RAM僅有128Bytes、也無(wú)非易失性存儲(chǔ)器，但量身定制的MXT?RTOS51仍能流暢運(yùn)行，為其在嵌入式系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用提供了良好的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

MXT?RTOS51實(shí)時(shí)系統(tǒng)，它包含了用作硬件boot的一個(gè)中間層、一個(gè)實(shí)時(shí)核和板上資源的驅(qū)動(dòng)程序。由于它的存在，用戶任務(wù)得到了實(shí)時(shí)性很好的管理，且代碼具有與硬件無(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，便于產(chǎn)品的升級(jí)及軟件的維護(hù)和移植。

MXT?RTOS51 V0.3版本的文件結(jié)構(gòu)如圖所示，共有RTOS、BSP和user三個(gè)文件夾，編譯后得到的執(zhí)行文件MXTRTOS.hex 代碼長(zhǎng)度僅3246個(gè)字節(jié)。

實(shí)例一：倒計(jì)時(shí)器

　　實(shí)例一是在MXT?RTOS51 V0.3版本的模板上，添加一個(gè)軟定時(shí)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)間隔時(shí)間為0.01秒的倒計(jì)時(shí)。其鍵盤(pán)具有定時(shí)數(shù)據(jù)輸入、計(jì)時(shí)開(kāi)始、暫停等功能;LCD屏上下兩排分別顯示設(shè)定值和剩余時(shí)間。本實(shí)例故意把定時(shí)任務(wù)的服務(wù)周期設(shè)為0.01秒，與系統(tǒng)一個(gè)“嘀嗒”10mS一樣以強(qiáng)化任務(wù)的負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)表明，在任務(wù)很繁重、共有五個(gè)任務(wù)并行運(yùn)行的環(huán)境下，系統(tǒng)仍有很好的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。

　　實(shí)例二：0.1℃分辨率的溫度計(jì)

　　實(shí)例二為“-20.0℃～80.0℃，0.1℃分辨率的溫度計(jì)”。該溫度計(jì)由一個(gè)PN結(jié)作為溫度傳感器，另加普通的金屬膜電阻構(gòu)成測(cè)溫電橋(見(jiàn)圖5)。MXT8051內(nèi)部運(yùn)放OP0組成的恒流源向PN結(jié)供電，電橋各臂直接接在開(kāi)發(fā)板PGA輸入和片內(nèi)參考電壓VREF2的插口，硬件結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)潔(見(jiàn)圖6)。

　　本例軟件是在MXT?RTOS51 V0.3版本的模板上添加一個(gè)測(cè)溫任務(wù)和若干用戶函數(shù)構(gòu)成。由于使用片上可編程增益運(yùn)放PGA，本溫度計(jì)的標(biāo)定有條件采用軟件法。通過(guò)標(biāo)定消除了橋臂電阻、PN結(jié)和參考電壓的離散性對(duì)測(cè)溫精度的影響，降低了對(duì)器件的要求，標(biāo)定后實(shí)際測(cè)溫誤差小于0.5℃。

　　結(jié)語(yǔ)

　　MXT?RTOS51實(shí)時(shí)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多個(gè)實(shí)例和在無(wú)菌均質(zhì)器監(jiān)控系統(tǒng)中的測(cè)試，已顯示出系統(tǒng)穩(wěn)定性、健壯性和實(shí)時(shí)性好的優(yōu)勢(shì)。此外，由于本系統(tǒng)在SoC、目標(biāo)板等硬件與用戶任務(wù)之間插入了BSP，實(shí)現(xiàn)了用戶代碼開(kāi)發(fā)的硬件無(wú)關(guān)性，為嵌入式產(chǎn)品日后的升級(jí)、軟件維護(hù)帶來(lái)了極大的便捷?？傊?，基于MXT?RTOS51平臺(tái)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可以取得事半功倍的效果。