1.3 RTU 微控制核電源
微控制器核的電源設計也是關鍵的一步。RTU 模塊主控CPU 供電部分有其特殊的需求,分為工作模式和睡眠模式兩種,工作模式下的電流100mA 左右,而睡眠模式下的電流僅為50μA。兩種模式的差異導致了CPU 供電存在一定的難度。
一般開關電源甚至模塊電源都有較大的靜態功耗(40mA 左右),選用模塊電源對主控CPU 的供電相當困難。負載在50μA~500mA 自身靜態功耗小于50μA 的開關電源目前很難找到。有少數專供超低功耗模式CPU供電的LDO電壓調整器可實現,如SPX3819,其100μA負載電流時的靜態功耗為90μA。但效率太低,70-80%的電能被白白浪費了,不適合蓄電池供電。基于以上原因,對CPU 的供電另選用一款降壓型的開關穩壓器LT3481。它靜態功耗僅為50μA,而且低輸出時也有高的效率,50μA 時達60%,100mA 高達86%,特別適合微控制器核供電,如圖1 蓄電池直接連到LT3481,向CPU 提供電源。
2 操作系統的移植
很多領域中使用μC/OS-II,如照相機業、航空業以及工業機器人等。從8 位到64 位,μC/OS-II 已經在40 多種不同架構的微處理器上使用。μC/OS-II 的功能和函數經過考驗和測試,具有足夠的安全性與穩定性。為此,操作系統選擇μC/OS-II。μC/OS-II 是一種開放源代碼的單用戶多任務、完全占先式的硬實時內核,實時性好。μC/OS-Ⅱ本身只包含了任務調度、任務管理、時間管理、內存管理和任務間的通信與同步等功能,沒有提供輸入輸出管理、文件系統、網絡之類的額外服務。但是由于μC/OS-Ⅱ的可移植性和開源性,用戶可以自己添加所需的各種服務。;一個基于μC/OS-II 的嵌入式應用系統由四部分組成: 應用程序代碼、配置程序、移植代碼、核心代碼。操作系統移植通過編寫移植代碼來完成。除了編寫OS_CPU.H、OS_CPU_A.S、OS_CPU_C.C 等幾個文件外,還要編寫初始化啟動代碼。我們通過改寫周立功SmartARM2210 開發板的這部分代碼完成了移植,并能在自研的核心板上穩定運行。
很多領域中使用μC/OS-II,如照相機業、航空業以及工業機器人等。從8 位到64 位,μC/OS-II 已經在40 多種不同架構的微處理器上使用。μC/OS-II 的功能和函數經過考驗和測試,具有足夠的安全性與穩定性。為此,操作系統選擇μC/OS-II。μC/OS-II 是一種開放源代碼的單用戶多任務、完全占先式的硬實時內核,實時性好。μC/OS-Ⅱ本身只包含了任務調度、任務管理、時間管理、內存管理和任務間的通信與同步等功能,沒有提供輸入輸出管理、文件系統、網絡之類的額外服務。但是由于μC/OS-Ⅱ的可移植性和開源性,用戶可以自己添加所需的各種服務。;一個基于μC/OS-II 的嵌入式應用系統由四部分組成: 應用程序代碼、配置程序、移植代碼、核心代碼。操作系統移植通過編寫移植代碼來完成。除了編寫OS_CPU.H、OS_CPU_A.S、OS_CPU_C.C 等幾個文件外,還要編寫初始化啟動代碼。我們通過改寫周立功SmartARM2210 開發板的這部分代碼完成了移植,并能在自研的核心板上穩定運行。
3 軟件整體層次結構
RTU 中的程序有應用程序、μC/OS-II 操作系統、文件系統、硬件驅動程序,整體層次關系如圖2。μC/OS-II 沒有提供硬件驅動程序的內核接口和用戶接口,為了讓程序移植性好,需要對設備驅動程序按類型進行統一的封裝,提供統一的編程接口,使應用程序開發人員可以不考慮具體硬件的細節就可以編程。給上層應用程序提供統一的系統設備調用接口,需要對設備的訪問操作進行抽象,應用程序通過硬件驅動程序的上層訪問抽象接口來訪問底層硬件。驅動程序的設計借鑒了Linux 系統的成功經驗,同時考慮到嵌入式操作系統的特殊性,為μC/OS-II 建立了如圖2 中所示的驅動框架模型。驅動主要分兩個層次:驅動程序的上層訪問抽象接口和硬件設備驅動層。

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