1引言
隨著嵌入式係統EOS應用的日益廣泛，控製係統的規模和難度也隨之加大，對嵌入式係統的軟件開發效率的要求也越來越高，像Ficos,Linux,RTX等，尤其RTX和acos更加突出其實時性，在稱重控製行業，越來越多的稱重控製儀表都采用嵌入式操作係統，在沒有操作係統支持的情況下，多任務調度成為單片機應用係統構造上的重要難題叫比起傳統在單片機上運行程序，它的運行效率更高，穩定性更好，實時性更好，同時也便於對產品軟件進行維護，相比傳統單片機裸奔，運用RTX開發稱重控製儀表具有如下幾個優點：
•可搶占的任務調度——根據需要進行調用，從而確保了更好的程序流和稱重事件響應；
•多任務——任務調度會產生同時執行多個任務的效應；
•確定性的行為——在定義的時間內處理事件和中斷；
•較短的ISR——實現更加確定的中斷行為；
•任務間通信——管理多個任務之間的數據、內存和硬件資源共享，如見圖1所示；
•自定義的堆棧使用——每個任務分配一個定義的堆棧空間，從而實現可預測的內存使用；
•係統管理——可以專注於應用程序開發而不是資源管理(內務處理)。

圖1任務內存分配

2RTX內核簡介及稱重儀表的原理
2.1RTX內核構架
IRTX定性為實時操作係統RTOS,適用於中斷的嵌套；
•互斥事件Mutex,當共享內部資源時，設置互斥標誌，可以防止共享衝突；
•內存分頻MemoryPool,任務通過調用內存管理，分配和釋放內存，節約空間；
•郵箱管理Mailbox,可通過郵箱管理，在任務與任務間進行數據交互；
•延時間隔Delay&Interval,通過延時間隔調用，提高運行的實時性；
•事件信號Event&Semaphore,實現任務間的等待執行。
2.2稱重儀表原理
稱重儀表如圖3所示的部件主要完成稱重數據采集、稱重數據顯示、參數存儲、按鍵輸入、任務調度Scheduler,完成任務間的切換和ARM核和Cortex-M3內核的設備。內核處理包含還包含串口通訊、10控製、打印輸出等一係列任務，這些任務的執行都有一套參考標準，即必須嚴格按照GB/T7724-2008《電子稱重儀表》冏和GB/T23111-2008《非自動衡器》回來處理數據。下麵對框圖的功能模塊作分析。
2.2.1ARMCortexM3的處理器
它有1個128KBFlash,1個20KBSRAM,4個16位定時器，100個可編程的I/O引腳，具有I2C、SP1、USB、15SART和CAN接口，2路10通道12位A/D轉換器，RTC功能模塊，WDT功能和高級電源管理功能，最高支持72MHz主頻；提高CPU的運行速率。
2.2.2AD稱重數據采集
稱重數據采集的是OmV-lOmV稱重傳感器電橋信號，我們在設計儀表時一般選擇帶內部增益放大器的AD,或者在傳感器和AD設備之間增加一道信號放大環節，這樣可以幫助我們釆集到更多的有用信號。本方案我們選擇24bit高精度2-A型自帶內部增益放大的AD轉換器。
2.2.3顯示器
一般常用七段數碼管，也有采用點陣液晶，點陣液晶可以顯示中文，方便HMI交互。
2.2.4存儲器件
市場上的存儲器很多，目前較流行的是電擦除的AT24CXX係列，我們采用鐵電FM24CXX的存儲器，鐵電的速率比AT24CXX電擦除的要快,而且無擦寫次數限製，使用壽命更長。
225實時時鍾
實時時鍾可以提供準確的運行時間總和，可以用於實時打印和實時監控記錄，方便根據日期調出數據等。
2.2.310擴展
由於MCU的10管腳驅動能力的限製，而帶動設備通常不僅需要增加驅動能，還要防止設備對CPU的幹擾，一般我們采用光隔離或磁隔離去驅動MOS管或繼電器，這樣設備的運行幹擾就相對小很多，而且能增加驅動設備的能力。
2.2.7串口通訊
串口設計為了提高EMC特性和對外部的抗幹擾，這裏常選擇ADI磁隔離器件，串口通訊一般有標準RS232/RS485信號，工業比較流行的總線還有Profibus-DP和CAN總線，主要用於與PLC、DCS等外設數據交互，控製和打印信息的輸出。
3實時稱重係統軟件設計
3.1軟件設計流程圖（如圖4所示）    .
任務分配完後必須根據需要分配優先級，比    「”
如想要得到較高的按鍵響應，可以把任務1的優先級設為最高，但是本文主要是分析稱重數據的實時監控，所以我們需要將任務3的優先級設為最高，這樣可以以最快的響應速度處理稱重數據。
注解，配置ARM7內核的時鍾和外設等信息，以保證外設的正確運行。
注解2：RTX內核的初始化，包含內核時鍾，堆棧，任務數量等的分配，並創建第一個任務。
注解3："_taskvoidTaskO_init（）”任務作用是根據需要創建用戶任務，流程圖（如圖4所示）

的os_tsk_create(Taskl_Key,13),就是創建了以TaskLKey為函數名的任務1,並且分配了其優先級為13,而且把創建任務時的任務序號存放在以TID_為前綴的變量裏麵，這是因為以後對任務的操作都需要用到此任務序號，這個序號是RTX內核自動分配的，具有唯一性。
注解七多任務的調度和切換詳見3.2章節舉例說明。
注解\RTX係統自帶的任務當TCB(任務管理器)列表內無就緒可執行任務，內核暫時會切換執行空閑任務。
注解氣中斷入口函數。
注解七用戶函數可以根據用戶需要任意增加和減少，RTX內核任務最大可運行255個。
3.2任務切換舉例
任務的切換是要通過內核TCB來管理的，假如當前正在運行任務2“VoidTask2_Disp°”，此時AD轉換完成，給CPU發送一個中斷信號進入中斷，中斷的任務就是告訴RTX內核，任務3“VoidTask2_Disp°”已經就緒,內核則會判斷任務3的優先級是否比任務2優先級高，如果是，則重新分配任務，把顯示任務的運行狀態壓入顯示任務的堆棧，再把數據采集任務的信息從數據采集任務的堆棧中恢複到MCU工作寄存器中，啟動數據采集任務，而顯示任務則被掛起暫停，直到任務3完成，把CPU控製權釋放。任務切換流程如圖5所示。
4需要注意的問題
在應用RTX時應注意以下幾點：
4.1盡可能不使用循環任務切換。如果由os_dly_wait()函數來進行任務觸發，則不需要保存任務內容。由於正處於等待運行的任務並不需要等待全部循環切換時間結束，因此os_dly_wait0函數可以改進RTX內核係統響應時間，更加突出實時效果。
4.2如果使用時間片，不要將時鍾節拍中斷速率設置得太高或太低，設定為一個較低的數值在增加每秒的時鍾節拍個數的同時會增加RTX內核調度所產生的開銷，因為每次時鍾節拍中斷大約需要100個〜200個CPU周期；也不可將時鍾節拍率太高，否則會增加中斷響應時間，導致中斷響應不及時，所以個人建議不使用時間片任務切換。

圖5任務切換流程換。我們做軟件的時候，可以在有較大數據量處理的任務中間穿插。sJly.waitO函數，以便其它任務得到響應，又不影響本次任務的運行。
4.3_alloc_boxO函數比較方便的根據需要隨時分配內存給任務，但是當我們使用完本次內存後一定要利用_free_box()釋放內存，否則不停的被創建內存而不去釋放，那麽運行時間一長，內存占用達到飽和，內存溢出了直接會導致係統癱瘓,這個錯誤是致命性的，而且有時候不容易被發現,是一個隱患。
4.4每一個任務必須都是一個死循環，例如:
_taskvoidTaskl_key(void)
(
********    /*添加任務變量，給設備
初始化*/
os_itv_set(2);/*設置本任務每20ms發生一次*/
while⑴
(
KeyManageQ；    /*按鍵掃描和處理*/
os_itv_waitO；    /*等待下一個20ms的到來
如果沒有while(l)把PC指針控製在Taskl_key(void),那麽當運行完一次任務後，PC指針就會跑飛，程序就會亂掉，直接導致係統崩潰。
4.5稱重過程是一個強實時過程，需要CPU及時采集秤台過程的數據並快速分析有效數據，從而計算其重量。如果CPU速度過慢或者程序邏輯結構設計不合理，必然會導致儀表在穩定性和實時稱重控製方麵的不足囹，所以必要時我們可以把稱重數據采集任務的優先級設為最高。
5結論
本文介紹了多任務的創建、切換和並發多任務運行，並分析了RTX高效率數據采集的實時性,RTX內核一旦接收到事件響應，可以在最短的時換的機製。且每個任務都可以隨時被創建和刪除，不僅可以把暫時不用的任務先從TCB中抽出掛起，也可以當再次需要的時候再把它拉入運行TCB列表。本文隻提到了幾個運用RTX設計稱重儀表的關鍵點，希望對同類係統設計有一定的借鑒意義。    

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