《基于μCOSⅡ的DDC系统基础平台的设计研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于μCOSⅡ的DDC系统基础平台的设计研究（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北工业大学硕士学位论文摘要摘要随着航空发动机性能的不断提高，控制系统越来越复杂，全权限数字电子控制系统( F A D E c ) 得到了广泛应用，关于F A D E c 系统可靠性的研究也变得越来越重要。本文所做的应用于F A D E c 系统的基于uc o s I I 的直接数字控制系统( D D c )基础平台的设计研究，对提高航空发动机全权限数字式电子控制的可靠性具有现实意义。本文首先全面分析了嵌入式实时操作系统uC O S 一的内核结构、任务管理、任务问通信以及时间管理，讨论了弘C 0 S I I 的初始化与启动过程。其次，在对u c 0 S I I 充分了解的基础上，分析讨论了uc
2、 o S I I 的移植要求和步骤，并成功地完成了| lc O s I I 到4 8 6 c P u 主板机D X _ 4 5 0 的移植和测试工作，讨论了基于弘C 0 S I I 的驱动程序的编写方法。最后，深入研究了直接存储器访问( D M A ) 和双缓冲区方式，结合P M 5 l l P 数据采集卡，完成了D D c 基础平台的软件设计工作。关键字：嵌入式实时操作系统I lC o S I I移植D D C西北工亚头擎硕壬学伍论型A B S T R A C TA B S T R A C TW i t ht h ei m p r o V e m e n to ft h eA e r o e
3、 n g i n ep e r f o r m a n c e ，t h ec o n t r o ls y s t e mi sm o r ea n dm o r ec o m p l e x W h i l eF u l lA u t h o r i t yD i g i t a lE 1 e c t r o n i cC o n t r 0 1 ( F A D E c ) i sw i d e l yu s e d ，t h er e s e a r c ho ni t sr e l i a b i l i t yb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p
4、 o r t a n t T h er e s e a r c ha n dd e s i g no nD D Cb a s i cb e d ，w h i c hi su s e di nF A D E Cs y s t e m ，i su s e f u li nd e v e l O p i n gt h er 0 1 i a b i l i t yo fF A D E Cs y s t e m T h ew h 0 1 ec o n t e n t so ft h er e a l 一t i m eo p e r a t i n gs y s t e mI IC O S I Ia r
5、ei n t r o d u c e d ，i n c l u d i n gk e r n e ls t r u c t u r e ，t a s km a n a g e m e n t ，c o u n i c a t i o nb e t w e e nt a s k sa n dt i m em a n a g e m e n t T h ei n i t i a l i z a t i o na n ds t a r t u pa r ea l s od i s c u s s e d A f t e re s s e n t i a la n a l y s i so ft h
6、ep o r to fI lC O S I I 。t h eR T O Si ss u c c e s s f u l l yt r a n s p l a n t e do n t oD ) ( - 4 5 0 ，a4 8 6 C P U T h em e t h o do ft h ed r i v e rp r o g r a m m i n gi sa l s od i s c u s s e d D i r e c tM e m o r yA c c e s s ( D M A )a n dd o u b l eb u f f e r sa r ed i s c u s s e d
7、D D Cb a s i cb e di sb u i l tb a s e do nt h ep r e v i o u sr e s e a r c h K E YW O R D S ：r e a l t i m eo p e r a t i n gs y s t e muC O S I It r 8 n s p l a n tD D CU西北工业大学学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文_ 作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部
8、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名勉川年，月_ 日指导教师签名 母细明西北工业大学学位论文原创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所早交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表或撰写过的研究成果，不包含本人或其他已申请学位或其他用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均
9、已在文中以明确方式表明。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名：地丝 渊年阳2 日|西北工业大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1 1 实时嵌入式系统1 1 1 嵌入式系统的概念嵌入式系统般指非P c 系统，它是相对于常见的微型机系统和专用的大型，小型机系统而言的。嵌入式系统一般不以独立的设备或装置的形式出现，而是将自己隐藏( 嵌入) 在各种设备和装置的内部，根据主体设备和装置的需要，发挥其运算、处理、存储和控制的作用。嵌入式系统不但和一般P c 系统不同，而且针对不同的具体应用而设计的嵌入式系统之间差别也很大。【1 】嵌入式系统一般功能单一、简单，且在兼容性
10、方面要求不高，但是在体积、成本方面限制较多。嵌入式系统和通用型计算机系统相比具有以下特点：f 2 】( 1 ) 嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式系统的设计和开发必须要考虑特定环境和系统的要求，而它也只需要满足一个特定环境和系统的要求。这与通用型计算机系统的设计有很大的不同。( 2 ) 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它的设计和开发要将软件和硬件技术相结合，特别是要对计算机系统的底层技术整合。而且，它还要将应用开发和特定行业特点以及特定应用领域相结合。这些都决定了嵌入式系统是一个发散的、技术密集的和应用广泛的系统。( 3
11、 ) 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，去除冗余，力争在相同的资源条件下实现更高的性能，只有这样，它才能完成特定系统的高要求。( 4 ) 嵌入式系统将软件、硬件和具体应用及行业特点有机地结合在一起。这使它的升级换代也是一体的，所以嵌入式系统的产品生命周期一般比计算机系统长。( 5 ) 为了提高系统的执行速度和可靠性，嵌入式系统的软件一般都固化在程序存储器芯片或单片机中，而不是存储在外加的磁盘等载体中。1 1 2 实时系统的概念实时系统是指这样的系统：在某个持续的过程中( 包括连续的或离散的) ，对于系统的一组特定的输入数值，在它们尚未发生有意义的变化时就做出恰当韵西北工业大学
12、硕士学位论文第一章绪论反应的系统【3 】。这里的“恰当的反应”不仅依赖于计算结果的逻辑的正确性，而且还依赖于产生这一结果的时间。也就是说，一个不能按时完成的逻辑正确的计算结果并不正确。如果不正确的系统操作能直接或间接地导致生命危险或者灾难性的损失，这里，系统称之为安全临界系统( s a 矗匆- 耐t i c a ls y s t e m ) 。实时系统属于这一范畴，当实时系统的逻辑性和时间的正确性不能满足时会产生严重的后果。也就是说，实时系统是处理具有严格时间响应限制的与外部过程有紧密联系的系统。外部过程发来的中断信号引起系统动作，系统对此在规定的时间内做出反应。根据系统对时间的限制和系统的重
13、要性，可以把实时系统分成两种；软实时系统和硬实时系统。硬实时系统( h a r dr e a l t i m es y s t e m ) 是必须满足其灵活性接近零的死线( d e a d l i n e ) 要求的实时系统，死线必须满足否则将会使整个系统失败。软实时系统是死线要求有一定灵活性的实时系统，通常情况下偶尔错过几个d e a d l i n e 的负面影响可以忽略不计，整个系统的功能还是能够实现。1 1 3 实时嵌入式系统川嘲1 6 J实时嵌入式系统是指能满足实时性要求的嵌入式系统。该系统不仅具备了实时性的特点，还具备嵌入式系统的特点，是将两种系统的功能及特点有机地融合在一起的实用
14、型系统。实时嵌入式系统包括硬件和软件两大部分，一般由硬件平台、嵌入式实时操作系统内核及其它系统软件模块、应用程序三个部分组成。2西北工业大学硕士学位论文第一章绪论泽晕。印泽量且且且 j 彝，F，“，巧j ，r 。ti 岛j硬件平台( 包括各种嵌入式微处理器)。； ?：j 。j 。* h 一f ! 。一一、一一硝i i 一、口应用程序系统调用接口操作系统软硬件接口硬件环境图1 1 实时嵌入式系统实时嵌入式操作系统可分为两类：( 1 ) 可抢占型实时操作系统，指内核可以抢占正在运行任务的C P u 使用权并将使用权交给进入就绪态的优先级更高的任务，抢占c P U 并将其交给其他任务的是内核，即操作
15、系统的核心。可抢占型实时操作系统的实时性好，优先级高的任务只要具备了运行的条件，或者说进入了就绪态，就可以立即运行。也就是说，除了优先级最高的任务。其它任务在运行过程中都随时可能被比它优先级高的任务中斯，让后者运行。通过这种方式的任务调度保证了系统的实时性。现在的嵌入式操作系统如L i I l u ) ( ，v x w b r k s ，晰r l d o w s c E n e t ，0 s I I 都是可抢占型的实时操作系统。( 2 ) 不可抢占型实时操作系统。在某个任务运行时，就把c P U 的控制权完全交给了这个任务，直到它主动将c P u 控制权交出。在不可抢占型实时操作系统中，中断由
16、中断服务程序来处理，可以激活一个休眠态的任务，使之进入就绪态：而这个进入就绪态的任务还不能运行，一直要等到当前运行的任务主动交出c P u 的控制权。显然，从这一点讲，不可抢占型实时操作系统的实时性比不使用实时操作系统的系统性能好，但是因为一个任务的最长执行时间不能确定，所以系统的实时性也就大打折扣。3西北工业大学硕士学位论文第一章绪论1 2 数据采集数据采集( D a t a A c q u i s i t i o n ) 就是将被测对象的各种参量( 物理量、化学量、生物量等) 通过各种传感元件做适当转换后，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程【n 。数据采集是获取信息的基本手段，数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等作业，具有很强的实用性。随着科学技术的发展，数据采集系统得到
