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基于嵌入式實時操作系統的現場控制系統（1）

1 引言基于嵌入式實時操作系統的現場控制系統（1）
　　
今天，隨著控制、計算機、通訊、網絡等技術的發展，信息交換領域正在迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控制、管理的各個層次?；谝蕴W的工業控制網絡具有數據傳輸率高、可靠性好、易維護、可遠程傳輸、互操作性好等優點。隨著互聯網技術的普及與推廣，以及網絡通信速率的提高、交換技術的發展，使得它受到了全球的擁護和軟硬件支持，并得到了迅速發展和普及。本文設計和開發了具有工業以太網功能的現場控制設備。
　　
2 嵌入式操作系統的選擇
　　
實時嵌入式操作系統的種類繁多，大體上可以分為兩種：商用型和免費型的。商用型的實時操作系統功能穩定、可靠、有完善的技術支持和售后服務，但往往價格昂貴，如QNX和WindowsCE等。免費型的實時操作系統在價格方面具有優勢，目前主要有Linux和μC/OS-II。由于商用實時操作系統的成本太高，采用免費軟件是*好的選擇，因此嵌入式實時操作系統*終選擇了μC/OS-II。
　　
3 μC/OS-Ⅱ下多任務程序的設計
　　
程序的一開始通過一些宏定義對與μC/OS-Ⅱ運行環境相關的一些配置參數、服務器的IP地址、網關以及子網掩碼等局域網參數做了設置，主程序中負責硬件初始化，初始化實時多任務操作統，初始化TCP/IP協議棧，建立任務，為其分配優先級，激活各任務將其置為就緒態。然后在系統內??RTOS的調度下，各個任務按照優先級的不同依次投入運行，任務運行結構如圖1所示。

圖1 任務運行調度示意圖
　　
3.1 故障監控任務
　　
監控任務用來監視當前程序運行狀態，它的優先級為*高，它判斷前一個運行任務的運行狀態，如果有錯誤發生就采取相應的糾錯方案，否則退回到等待狀態。被監視任務正常運行時其執行時間是可預估的，被監視任務在其即將運行完畢時向監視任務發送消息說明自身運行正常。被監視任務運行時，監控任務處于等待態，等待被監視任務給它發送消息，等待時間被設定為預計的任務正常運行所需的*大時間。若等待時間內監視任務收到消息，則認為發送消息的任務運行正常，依照各任務執行順序的先后下一任務開始運行，監視任務等待下一任務發送的消息。若等待時間已過，監控任務仍未收到消息，則系統的時間管理函數將強行把監視任務設置為就緒態。因為監控任務的優先權是*高的，監控任務將首先投入運行，它將搶占對CPU的控制權并采取相應的糾錯方案，進行相應的故障處理，從而避免死機的發生。任務實現的流程圖如圖2所示。

圖2 故障監控任務流程圖

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