基于uCOSII温度监控系统毕业设计文档格式.docx

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题目μC/OS-II下温度监控系统设计

学生王彦婕

学院信息科学与工程学院专业班级通信061

校内指导教师万军专业技术职务讲师

校外指导老师专业技术职务

二○一○年六月

μC/OS-IITemperatureMonitoringSystem

Abstract：

Withtheinformation,intelligence,networkdevelopment,embeddedsystemstechnologyhaswonbroadspacefordevelopment.theformercommunicationsandembeddedtechnologyhasbecomemainstreamconsumerproducts.μC/OS-IIisdesignedformicro-controllersystemandopensourcesoftwaredesignedforpreemptivemultitaskingreal-timeoperatingsystemkernel.Comparedwithotherreal-timeoperatingsystemssuchaslinuxwiththeimplementationofhighefficiency,smallfootprint,real-timeperformanceandsuperiorscalabilityandsoon.theminimumcorecanbecompiledfrom2KB.

Thispaperdescribesthestructureandcompositionofthemonitoringsystemsoftwareandhardwaredesign.Systemhardwareincludingpowermodules,displaymodule,temperaturedataacquisitionmodule,limitalarmmodule,keycontrolmodule,JTAGcircuitandthemainprocessingchip.SystemsoftwaredesigntocompletetheμC/OS-IIreal-timeembeddedoperatingsystemmigration.Second,thedesignofthefourtasksnamelythetemperaturedetectiontask,showingtask,Alarmsettaskandkeytasks4tasks.Thetaskofcollectingtemperaturesenttothecontrollerdetected.Thetaskofachievingreal-timedisplayshowstemperature.Warningestablishmentdutyestablishmenttemperaturemaximumandminimumvalue,ifsurpassesthelimitingvaluetoreporttothepolice.SystemMigrationμC/OS-IIreal-timeembeddedoperatingsystem,thesuccessofkeyresponsetime,clearandstabletemperaturedisplay.

Keywords:

μC/OS-II;

DS18B20;

temperaturemonitoring;

STM32F103CBT6

1引言

嵌入式系统开始于20世纪80年代单片机使用。

现在已经渗透到各个领域，且与人们的人常生活密不可分，给人们的生活和工业生产带来极大的方便，虽然普通的单片机的功能强大，从信号采集、处理到传输都能由嵌入式系统完成。

但是，随着网络时代的到来，许多电子设备需要联网和更智能化，更强的计算能力，比如音频、视屏的数据采集、处理和传输；

丰富的图形界面等，因此，嵌入式系统的运用更为广泛。

随着电子技术的进步，芯片的制造成本大大降低，而功能却更加强大，16位和32位的嵌入式微处理器逐渐成为嵌入式系统设计的主流。

但是，只有嵌入式微处理器是不够的，还需要有一个运行于嵌入式微处理器上的操作系统。

其收入是操作系统要有良好的可移植性，能够用在根据应用要求选择的微处理器中。

当今嵌入式系统（单片机）集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时系统也更加稳定，目前该方向既是发展为SOC（片上系统）。

而且其抗干扰能力加强，使得它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景。

再次嵌入式系统（单片机）提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵的时间。

随着嵌入式系统的发展在线仿真变得容易。

用户一旦开发一个比较大的系统，开发调试变得非常复杂，同时由于嵌入式系统（单片机）资源有限，不能像PC一样直接调试自己的软件，于是出现了品种繁多的专业仿真器，为用户的开发提供了强大功能，加速了开发过程，降低了开发难度，同时这类仿真器也给中小型用户带来沉重的经济负担，目前已经有公司推出了可以在线调试的嵌入式系统（单片机）这类嵌入式系统（单片机）采用标准JTAG接口，JTAG是一种标准（IEEE1149.1），视为测试芯片而制定的，目的是用TCK、TDI、TD0和TMS四个信号来测试芯片的内部状态，为什么测试芯片还需要专门制定标准呢？

这是因为复杂的芯片引脚太多，特别是还有些芯片一旦安装到多层电路板上就无法看到引脚，更不要说测量了，这时候就可以在计算机软件的支持下通过JATA接口，对芯片进行测量，如果各个公司的芯片都符合该标准，就可以将各个芯片的JTAG口串联起来（又称菊花链），无论是在电路板上有多少芯片，只需要4个引脚，就可以测量电路板上的所有芯片。

既然可以测量芯片，当然可以将数据写入芯片，在可编程逻辑器件的数据下载中也使用了JTAG接口，出现了在系统编程（ISP）的概念，也就是就是可编程逻辑器件安装到了系统中，也可以对其内部电路进行修改，JTAG技术和EDA软件的进步，使可编程逻辑器件的开发与使用得到快速的发展。

随着单片机的发展，人们对事物的要求越来越高，单片机的应用软件技术也发生了巨大的变化，从最初的汇编语言，开始演变到C语言开发，不但增加了语言的可读性，结构性，而且对于跨平台的移植也提供了方便，另外一些复杂的系统开始在单片机上采用操作系统，一些小的RTOS等，一方面加速了开发人员的开发速度，节约开发成本，另外也为更复杂的实现提够了可能。

当前比较流行的RTOS有：

WINCE、uCLinux、Linux、

μC/OS-II等等。

目前低端定位的单片机仍然走俏，但高端的单片机（微处理器）却是风起云涌，SOC技术的发展，现代电子技术应用中包含了硬件（HW）、硬件加软件（HW+SW）、固件（FW）3个层次。

这3个层次也可以说是现代电子技术应用的3个发展阶段。

自1997年以来，电子技术应用又增加了一个新的层次——片上系统（SOC）层次。

SOC技术概念和应用技术层次的出现，标志着现代电子技术应用进入了SOC阶段。

在本次毕业设计中，设计者使用ARM32位Cortex-M3为核心的STM32F103CBT6芯片移植μC/OS-II操作系统，各种外界扩展I/O口实现在操作系统上多任务实时任务的并发执行。

2嵌入式

2.1嵌入式系统

“嵌入式系统”是指将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起的系统。

简单的说，所谓嵌入式系统就是用户自己开发设计电路板，电路板上有微处理器和各种芯片，其软件部分常常下载在ROM或Flash中，工作方式类似于BIOS。

符合以上定义的嵌入式系统的第一个产品直到1971年以后才出现，这一年Inter发布了世界上第一块微处理器，4004，主要被日本Busicom公司用来生产上用的计算机。

1969年，Busicom请Inter为他们的每一种新式计算机分别进行设计，而且设计了一种用在所有型号上的通用电路。

这个通用处理器被设计来读取存在外部存储芯片里一系列指令（软件）。

Inter的想法是通过软件的设计可以为每一种计算机提供各自的特性。

这种微处理器在一夜之间就成功了，并且在以后的十年中获得了广泛的应用。

早期的嵌入式应用包括无人空间测探器、计算机控制的交通信号灯以及航空灯光控制系统。

整个80年代，嵌入式系统静悄悄的统治着微处理器时代，并把微处理器带入了我们个人和职业生活的每一个角落。

装有嵌入式系统的电子设备已经充斥了我们的厨房（烤面包机、食物处理机、微波炉）、卧室（电视、音响、遥控器）和工作场所（传真机、手机、激光打印机、点钞机、信用卡读卡机）。

嵌入式系统的数量看起来肯定会继续迅速增长，一机构很多具有巨大市场潜力的嵌入式系统设备：

可以被中央计算机控制的调光器和恒温器。

当小孩子或者矮个子的人在的时候不会充气的智能气囊，掌上电子记事薄和个人数字助理（PDA）、数码照相机和仪表导航系统。

很明显，掌握一定技能并且愿意从事下一代嵌入式系统设计的人将会获得更多的机会[1]。

2.1.1嵌入式系统的分类

按照“嵌入”方式的不同，嵌入式系统可分为以下几种：

（1）整机式嵌入

一个带有专用接口的计算机系统嵌入到一个控制系统中，成为控制系统的核心部分。

一般这种计算机系统功能完整而强大，完成系统中的核心关键工作，也具有较为完善的人机界面和外部设备。

（2）部件式嵌入

以部件式嵌入到一个控制设备中，完成某一处理功能，与设备的其他硬件耦合紧密、功能更专一。

如雷达的数字处理部件，一般选用专用CPU或DSP。

（3）芯片式嵌入

一个芯片是一个完整的专用计算机，具有完整的输入输出接口，完成专一功能。

如显示处理器、微波炉控制器等。

一般为专门设计的芯片。

随着微电子技术的发展，芯片式嵌入应用将越来越广泛。

2.1.2嵌入式系统设计的特点

根据英国电机工程师协会的定义，嵌入式系统控制、监视或设备、机器、甚至工厂运作的装置。

它是一种计算机软件与硬件的综合体，并且特别强调量身定做的原则，也就是给予某种特殊的用途，会针对这项用途开发出截然不同的一个系统。

可以从以下几个方面说明嵌入式系统设计方面的特点

（1）用户界面和控制面板

在这个方面不同的系统因功能不同而有很大的差别，有的系统可能只有几个简单的控制按键，而现实只需要几个示意的发光二极管就可以了，有的系统却要求包括多个菜单和许多选项，甚至有的要求精确的图形用户界面，如GPS。

（2）软件代码高质量、高可靠性

尽管半导体技术的发展是处理器速度不断提高，系统存储器容量不断增加，价格也不断下降，但在大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，多数时候还存在实时性的要求。

为此要求程序编写的编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度，提高执行速度。

（3）制造成本

制造成本在很多情况下是十分重要的，尤其对于消费类电子产品，它由许多因素决定，比如处理器的种类，所需存储器的大小及需要哪些I/O设备，当然还有系统软件和应用程序的成本。

（4）功率

嵌入式系统的产品