RTX51實時操作系統進行單片機軟件設計,可以真正做到各任務并行執行,同時,由于程序結構更加科學合理,可以方便地實現修改升級,以滿足功能較多的設計要求。
1 用戶專用鍵盤簡介
用戶專用鍵盤多使用在工業控制場合,它由按鍵和指示燈組成,對外采用RS232接口,當某個按鍵按下時,鍵盤將命令(碼值)發送計算機,同時,鍵盤接收來自計算機的命令(碼值)點亮(熄滅)某個指示燈,以指示系統工作狀態,從而實現快速人機交互。用戶專用鍵盤硬件原理框圖如圖1所示。
圖中,可編程邏輯芯片實現單片機輸出接口擴展,其內部包含多個輸出鎖存器。工作時,單片機輸出的地址信號經可編程芯片內部譯碼器譯碼產生片選信號,使能不同的輸出鎖存器,將數據信號輸出控制各個指示燈的亮/滅。
2 RTX51實時操作系統介紹
RTX51是德國Keil公司開發的一種應用于MCS51系列單片機的實時多任務操作系統,它有兩個版本,RTX51 Full和RTX51 Tiny,本文采用RTX51 Tiny進行軟件設計。RTX51 Tiny是一個很小的內核,完全集成在Keil C51編譯器中,它可以很容易地運行在沒有擴展外部存儲器的單片機系統上,并且僅占用800字節左右的程序存儲空間。
RTX51 Tiny允許最大16個任務循環切換,在實現上,它采用時間片輪轉算法,系統每次調度時,把CPU分配給一個就緒的任務,并令其執行一個時間片,構成微觀上輪流運行、宏觀上并行執行的多任務效果。RTX51 Tiny支持任務間的信號傳遞,還能并行地利用中斷功能。
RTX51 Tiny的用戶任務主要具有以下幾個狀態:
·運行(RUNNING):任務正處于運行中。同一時刻只有一個任務可以處于“RUNNING”狀態。
·準備好(READY):等待運行的任務處于“READY”狀態。在當前運行的任務退出運行狀態后,就緒隊列中的任務根據調度策略被調度執行,進入到運行狀態。
·等待(BLOcKED):等待一個事件的任務處于“BLOCKED”狀態。如果等待的事件發生,則此任務進入“READY”狀態,等待被調度。
RTX51 Tiny內核用以下事件進行任務問的通信和同步:
·超時(TIMEOUT):由OS-wait函數調用引發的時間延時,持續時間可由定時節拍數確定。帶有TIMEOUT值調用OS-it函數的任務將被掛起,直到延時結束,才返回到“READY”。
·間隔(INTERVAL):由OS-wait函數調用引發的時間間隔,其間隔時間可由定時節拍數確定。帶有INTERVAL值調用wait函數的任務將被掛起,直到間隔時間結束,然后返回到READY狀態。與TIMEOUT不同的是,任務的節拍計數器不復位,典型應用是產生時鐘。
·信號(SIGNAL):系統定義的位變量,可以由系統函數置位或清除。可以調用OS-wait函數暫停一個任務并等待從另一任務發出的信號,這可以用于協調兩個或更多的任務。如果某個任務在等待一個信號并且信號標志為0,則在收到這個信號之前,這個任務將一直處于掛起狀態。如果信號標志已經被置1,則當任務查詢信號時,信號標志會被清除,任務將可以被繼續執行。