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μC/OS-Ⅱ下设备驱动的设计与实现分析

μC/OS-Ⅱ下设备驱动的设计与实现分析

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    A/D 转换速度快,这种驱动程序的实现是最好的。

    4.2 C8051F015单片机A/D模数转换器

    再来简单介绍一下C8051F015单片机A/D模数转换器的配置及特点。

    在C8051F015 单片机中,ADC的转换时钟周期至少在400ns,转换时钟应不大于2MHz。一般在启动ADC之前都要处于跟踪方式,而ADC一次转换完成要用16个系统时钟。另外,在转换之前还要加上3个系统时钟的跟踪/保持捕获时间,所以完成一次转换需19个ADC转换时钟(9.5μs)。图1中的方法简单,转换时间在ms级以上,一般用于变化慢的模拟输入信号,不适用于C8051F015。

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   图2中的方法,为了减少μC/OS-II内核调用ISR所用时间,ISR一般都用汇编语言编写。从程序1中ISR伪代码可以看出,尽管ISR用汇编语言编写,代码效率高,但μC/OSII调用ISR的时间与调用等待信号时间之和大于A/D的转换时间,所以C P U用于ISR 和循环检测的开销大。图3 所示的方法显然适合于C8051F015 单片机。其优点是:可以获得快速的转换时间;不需要增加一个复杂的ISR;转换时信号改变时间更短;C P U 的开销小;循环检测程序可被中断,为中断信号服务。

    4.3 A/D驱动程序的编写

    外设驱动程序是实时内核和硬件之间的接口,是连接底层硬件和内核的纽带。编写驱动程序模块应满足以下主要功能:① 对设备初始化;② 把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;③ 读取应用程序传送给设备的数据和回送应用程序请求的数据;④ 监测和处理设备出现的异常。

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    A/D转换电路作为一个模拟输入模块,μC/OS-II内核应把它作为一个独立的任务(以下称为ADTask())来调用。A/D驱动程序模块流程如图4所示。ADInit()初始化所有的模拟输入通道、硬件ADC以及应用程序调用A/D模块的参量,并且ADInit()创建任务ADTask()。ADTb1 [ ]是一个模拟输入通道信息、ADC硬件状态等参数配置以及转换结果存储表。ADUpdate()负责读取所有模拟输入通道,访问ADRd()并传递给它一个通道数。ADRd()负责通过多路复用器选择合适的模拟输入,启动并等待ADC转换,以及返回ADC转换结果到ADUpdate()。

    在μC/OS-II 实时内核下各原型函数、数据结构和常量的定义如下。

    INT16S ADRd(INT8U ch);

    /* 定义如何读取A/D,A/D必须通过AIRd()来驱动 */

    void ADUpdate(void);

    /* 一定时间内更新输入通道 */

    void ADInit(void);

    /* A/D 模块初始化代码,包括初始化所有内部变量(通

    过ADInit()初始化ADTb[]),初始化硬件A/D(通过ADInitI())及创建任务ADTask() */

    void ADTask(void data);

    /* 由ADInit()创建,负责更新输入通道(调用ADUpdate()) */

    void ADInitI(void);

    /* 初始化硬件A/D */

    AD_TaskPrio:设置任务ADTask()的优先级。

    AD_TaskStkSize:设置分配给任务ADTask()的堆栈大小。

    AD_MaxNummber :AMUX 的输入通道数。

    AD_TaskDly:设定更新通道的间隔时间。

    AD ADTb1[AD_MaxNummber]:AD 类型的数组(AD 是定义的数据结构)。

    4.4 总结

    对于A/D转换器接口电路驱动程序的编写归纳出以下几点:

    ① 在决定采用具体的驱动方案之前,分析设备接口电路的特点,尤其是了解设备的配置和特点;

    ② 对于处理速度快的设备,可能出现CPU的处理速度与设备处理速度不匹配,一般的设备中不带有FIFO缓冲区,须在内存中开辟缓冲区;

    ③ 在应用程序读取设备之前,一定要初始化硬件(调用初始化函数),合理定义硬件的信息和状态变量;

    ④ 不同的外设配置、环境、转换精度等都会影响到设备驱动的设计,要对各个不同的外设进行具体分析。

    5. 结束语

    在μC/OS-Ⅱ下没有统一的设备驱动接口,对硬件的控制和管理是通过函数来实现的。设备的初始化、设备的读写和控制对应各自的函数,实现各自的功能。μC/OS-Ⅱ下开发设备的驱动程序,应该考虑到具体硬件的特征和配置情况,对不同的外设情况选择最佳的硬件控制和管理方法。



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