探討嵌入式系統(tǒng)MQX操作系統(tǒng)在便攜PID報(bào)警儀中的運(yùn)用中專生

1、探討嵌入式系統(tǒng)MQX操作系統(tǒng)在便攜PID報(bào)警儀中的運(yùn)用中專生畢業(yè)論文摘要：隨著科技的不斷進(jìn)展,嵌入式系統(tǒng)正不斷滲透到人們生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域。便攜式PID報(bào)警儀就是嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用的一個(gè)典型例子,大量用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)保健、石油化工等領(lǐng)域的VOC等有害物質(zhì)檢測。然而我國該類儀器同國外還有很大的差距,一個(gè)重要的理由就是嵌入式軟件制約系統(tǒng)遇到瓶頸。傳統(tǒng)的檢測器一般采取前后制約系統(tǒng),該類系統(tǒng)代碼量大、不易移植和維護(hù)、開發(fā)周期長、擴(kuò)展難度大等不足,越來越無法滿足檢測器進(jìn)展需求。由此,檢測器產(chǎn)品在軟件制約上有必要引入新的設(shè)計(jì)思想和策略,即運(yùn)用嵌入式操作系統(tǒng)。Freescale MQX操作系統(tǒng)作為嵌入式操作

2、系統(tǒng)中的一種,具有顯著的優(yōu)勢。它是一款源碼開放、功能齊全、完全免費(fèi)的操作系統(tǒng),自帶TCP/IP堆棧庫、USB堆棧庫等,可以滿足各種運(yùn)用場合。它支持Freescale推出的輕量級、低開銷、低配置的eGUI,可以提供友好的人機(jī)界面及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品人機(jī)交互。同時(shí),它提供的一整套運(yùn)用編程接口(API)和模塊化、基于組件的架構(gòu)大大提升開發(fā)效率、降低開發(fā)難度。另外,它根據(jù)不同的硬件平臺(tái)提供了完整的平臺(tái)支持包(PSP)和板級支持包(BSP),以而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期,加速產(chǎn)品上市。由此,在便攜式儀表中運(yùn)用MQX操作系統(tǒng)是一個(gè)很好的選擇。本論文首先介紹了MQX操作系統(tǒng)的組織架構(gòu)、存儲(chǔ)機(jī)制、任務(wù)同步機(jī)制、中斷和異常處理

3、策略等；詳細(xì)描述MQX操作系統(tǒng)的啟動(dòng)歷程、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制、用戶任務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)度策略等內(nèi)容；給出MQX操作系統(tǒng)支持的開發(fā)環(huán)境及本論文所用的開發(fā)環(huán)境。其次,對PID報(bào)警儀硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。介紹PID檢測器的原理和特點(diǎn)及報(bào)警儀基本工作原理；介紹基于MCF52259微處理器的硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),詳細(xì)闡述電路各個(gè)子系統(tǒng),包括：核心制約系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、通信系統(tǒng),電源管理系統(tǒng)等。接著,對報(bào)警儀嵌入式軟件系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。根據(jù)報(bào)警儀待實(shí)現(xiàn)的基本軟件需求對嵌入式軟件系統(tǒng)功能進(jìn)行深入淺析,包括PID校正系數(shù)與氣體標(biāo)定、存儲(chǔ)功能、數(shù)據(jù)處理及算法、泵的PWM波制約等；給出了MQX操作系統(tǒng)下主構(gòu)建板級支持包包(B

4、SP)的策略和詳細(xì)步驟；根據(jù)MQX操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)策略,開發(fā)了本系統(tǒng)在MQX操作系統(tǒng)下內(nèi)部模組和外部模組的驅(qū)動(dòng)程序；采取狀態(tài)機(jī)的策略開發(fā)了適合本系統(tǒng)的人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互使系統(tǒng)更加友善；同時(shí),開發(fā)了適合本系統(tǒng)運(yùn)用的TCP/IP簡單協(xié)議棧；根據(jù)硬件模塊及軟件系統(tǒng)淺析對運(yùn)用程序進(jìn)行任務(wù)劃分,詳細(xì)設(shè)計(jì)各個(gè)任務(wù)并給出了關(guān)鍵任務(wù)的程序流程圖。最后,對嵌入式軟件系統(tǒng)進(jìn)行測試及結(jié)果淺析。本論文對系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的測試實(shí)驗(yàn),文中給出了系統(tǒng)關(guān)鍵部分的測試和結(jié)果淺析,包括：鍵盤測試、人機(jī)界面測試、采樣泵PWM波測試、信號采樣與存儲(chǔ)測試、以太網(wǎng)通信測試等；總結(jié)了自己所做工作,并針對探討的不足提出展望。本論文以

5、Freescale32位處理器MCF52259為硬件平臺(tái)引入Freescale MQX嵌入式操作系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了便攜PID報(bào)警儀功能。由于MQX操作系統(tǒng)發(fā)行時(shí)間短,國內(nèi)對其探討甚少,所以本論文將MQX操作系統(tǒng)運(yùn)用在便攜PID報(bào)警儀中具有一定的探討和運(yùn)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)論文 MQX論文 PID論文 報(bào)警儀論文 摘要5-6ABSTRACT6-8目錄8-10第1章 緒論10-151.1 嵌入式操作系統(tǒng)10-121.1.1 嵌入式系統(tǒng)概述10-111.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)比較111.1.3 MQX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)11-121.2 本課題背景、近況及進(jìn)展12-131.3 本課題目的和作用13-141

6、.4 本論文主要探討內(nèi)容14-15第2章 MQX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)探討15-232.1 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)15-162.2 MQX操作系統(tǒng)概述16-182.2.1 MQX操作系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)16-172.2.2 初始化及任務(wù)管理172.2.3 存儲(chǔ)管理機(jī)制17-182.2.4 任務(wù)同步機(jī)制182.2.5 中斷和異常處理182.3 MQX操作系統(tǒng)工作機(jī)制18-222.3.1 MQX操作系統(tǒng)啟動(dòng)歷程18-192.3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)MQX操作系統(tǒng)19-202.3.3 任務(wù)模板列表。3.1MQX驅(qū)動(dòng)程序概述344.3.2MQX驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)策略34-364.3.3構(gòu)建MQX下的BSP工程36-404.3.4內(nèi)部模組驅(qū)動(dòng)

7、程序開發(fā)40-464.3.5外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)46-484.3.6LCD驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)48-494.4人機(jī)界面(HMI)開發(fā)49-514.4.1人機(jī)界面概述494.4.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)49-514.5通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-584.5.1串口通信514.5.2以太網(wǎng)通信51-584.6運(yùn)202.3.4 MQX任務(wù)調(diào)度20-222.4 MQX操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境22-23第3章 便攜PID報(bào)警儀硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-293.1 PID報(bào)警儀的原理23-243.1.1 PID檢測器原理23-243.1.2 報(bào)警儀工作原理243.2 硬件設(shè)計(jì)案例24-293.2.1 系統(tǒng)基本框圖253.2.2 微處理器介紹25-2

8、63.2.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)263.2.4 顯示系統(tǒng)263.2.5 通信系統(tǒng)26-273.2.6 電源管理系統(tǒng)27-29第4章 基于MQX的PID報(bào)警儀軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-654.1 嵌入式軟件系統(tǒng)功能淺析29-334.1.1 本系統(tǒng)基本軟件功能294.1.2 PID校正系數(shù)與氣體標(biāo)定29-314.1.3 存儲(chǔ)功能淺析314.1.4 數(shù)據(jù)處理及算法31-324.1.5 泵的PWM波形制約32-334.2 嵌入式系統(tǒng)軟件架構(gòu)33-344.3 開發(fā)MQX操作系統(tǒng)板級支持包(BSP)34-494.3.1 MQX驅(qū)動(dòng)程序概述344.3.2 MQX驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)策略34-364.3.3 構(gòu)建MQX下的BSP工程36-404.3.4 內(nèi)部模組驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)40-464.3.5 外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)46-484.3.6 LCD驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)48-494.4 人機(jī)界面(HMI)開發(fā)49-514.4.1 人機(jī)界面概述494.4.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)49-514.5 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-584.5.1 串口通信514.5.2 以太網(wǎng)通信51-584.6 運(yùn)用程序設(shè)計(jì)58-654.6.1 任務(wù)特性594.6.2 任務(wù)劃分原則59-604.6.3 本系統(tǒng)任務(wù)劃分604.6.4 任務(wù)程序流程圖60-624.6.5 消息隊(duì)列運(yùn)用62-65第5章 系統(tǒng)功能測試及結(jié)果淺析65-72